Luận án Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn

Đặt vấn đề

Nhà máy điện nhiệt (NMNĐ) đốt than gồm tập hợp rất nhiều thiết bị trong

các quá trình để biến đổi năng lượng: Chuyển hóa nhiệt năng từ đốt cháy các loại

nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí ) trong lò hơi, truyền nhiệt cho môi chất là

nước để hóa hơi, sau đó hơi sẽ được dẫn đi đến tuabin – máy phát để sinh công

và phát điện năng. Như vậy lò hơi là nguồn phát nhiệt, tuabin – máy phát là hộ

phụ tải tiêu thụ nhiệt. Hệ điều khiển phụ tải nhiệt được hiểu là với một yêu cầu

công suất điện cần phát, ta phải điều khiển các đại lượng đầu vào lò hơi (than,

gió, nước) và điều khiển các quá trình biến đổi năng lượng trong lò hơi tạo ra

năng lượng nhiệt cấp cho hệ tuabin – máy phát (hộ tiêu thụ nhiệt) phát ra công

suất điện đáp ứng theo yêu cầu. Vì vậy, hệ điều khiển phụ tải nhiệt là cốt lõi của

hệ điều khiển nhà máy nhiệt điện, nó ảnh hưởng tới ổn định và chất lượng của

sản xuất điện năng trong nhà máy điện. Trong chương này sẽ đi nghiên cứu tổng

quan các cấu trúc điều khiển trong hệ phụ tải nhiệt và các vấn đề nghiên cứu

nâng cao chất lượng cho hệ điều khiển phụ tải nhiệt, từ đó xác định phạm vi

nghiên cứu và mục tiêu của luận án.

1.1 Tổng quan về công nghệ nhiệt điện

1.1.1 Phân loại [1][2][3][4][5][6]

1.1.1.1. Công nghệ đốt than phun (Pulverized Coal –PC)

Công nghệ đốt than phun là công nghệ truyền thống được áp dụng rộng rãi

nhất trong các NMNĐ đốt than và chiếm chủ yếu trong các NMNĐ ở Việt Nam.

Trong lò hơi công nghệ này, nhiên liệu khí (gió), nhiên liệu lỏng (dầu) phun

thành bụi, nhiên liệu rắn (than) nghiền thành bột được phun vào buồng lửa, hỗn

hợp với không khí và tiến hành các giai đoạn của quá trình cháy trong không gian

buồng lửa.

Lò hơi đốt than phun được sản xuất với rất nhiều loại công suất, từ vài chục

đến cỡ 1300MW. Các lò hơi đang vận hành hiện nay phổ biến là trong dải công

suất từ 300-600MW thông số cận tới hạn (16,7MPa, 538oC/538oC), tuy nhiên xu

hướng hiện nay của thế giới là sử dụng các tổ máy lớn với thông số siêu tới hạn

(24,2MPa, 566oC/566oC) và trên siêu tới hạn (31MPa, 600oC/650oC).

1.1.1.2. Công nghệ đốt tầng sôi tuần hoàn (CFB)

Công nghệ tầng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidized Bed – CFB) hiện nay

là dạng công nghệ tầng sôi phổ biến nhất cả trong công nghiệp cũng như NMNĐ.

Lò CFB có nguyên liệu là than và đá vôi đập nhỏ được đưa đồng thời vào phần

dưới buồng đốt có nhiệt độ từ 8500 C đến 9500C.

Các lò CFB cho phép sử dụng các loại nhiên liệu biến thiên trong dải rộng:

than xấu, than bùn, than antraxit, than bitum,. Gần đây cũng đã xuất hiện lò5

CFB siêu tới hạn với công suất lớn được đưa vào vận hành (ví dụ tại Lagisza, Ba

Lan, thông số 28,3 MPa, 563°C/582°C, công suất 460MW bởi Foster Wheeler).

1.1.2 Phân loại NMNĐ theo loại tuabin [1][2][3][6][7]

Tuabin ngưng hơi: Phụ tải nhiệt chỉ dùng để phát điện. Đối với tuabin loại

này, 100% lưu lượng hơi vào tuabin để sinh công, sau khi ra khỏi tuabin áp suất

hơi thấp (gần áp suất khí quyển) được ngưng thành nước quay trở lại lò hơi. Loại

tuabin này dùng cho nhà máy phát điện công suất lớn.

Tuabin đối áp: Phụ tải nhiệt gồm hai đại lượng: Điện năng và nhiệt năng.

Lưu lượng hơi sau khi ra khỏi tầng cao áp của tuabin sẽ trích một phần lưu lượng

hơi với áp suất cao để dẫn đi tới các hộ phụ tải nhiệt để gia nhiệt (sấy, nấu v.v.).

Nhà máy điện tuabin đối áp được dùng trong các nhà máy hóa chất, các nhà máy

chế biến thực phẩm v.v., thường có công suất nhỏ cỡ 30MW.

1.1.3 Phân loại NMNĐ theo áp suất hơi [3][7]

Dựa theo thông số quan trọng là áp suất hơi, lò hơi được phân chia thành

các loại: Thông số hơi cận tới hạn (Subcritical), siêu tới hạn (Supercritical) và

trên siêu tới hạn (Ultra-supercritical). Có nhiều phân chia khác nhau về ranh giới

giữa siêu tới hạn và trên siêu tới hạn, dưới đây là các thông số điển hình cho các

loại nhà máy dưới tới hạn, siêu tới hạn và trên siêu tới hạn trên thế giới:

 Cận tới hạn (Subcritical): áp suất hơi quá nhiệt 16,7MPa, nhiệt độ quá nhiệt/

tái nhiệt 538°C/538°C.

 Siêu tới hạn (Supercritical): áp suất hơi quá nhiệt 24,2MPa, nhiệt độ quá

nhiệt/ tái nhiệt 566°C/566°C.

 Trên siêu tới hạn (Ultra-supercritical): áp suất hơi quá nhiệt 31MPa, nhiệt

độ quá nhiệt/ tái nhiệt 600°C/600°C.

Hiện nay trên thế giới, các nhà máy nhiệt điện thông số hơi cận tới hạn vẫn

là chủ đạo kể cả ở những nước phát triển, nhưng xu hướng sử dụng thông số siêu

tới hạn ngày càng phổ biến, nhất là ở những nơi giá nhiên liệu đắt và phải chịu

nhiều sức ép cắt giảm khí phát thải nhà kính. Thông số hơi trên siêu tới hạn cũng

rất được quan tâm, nhưng còn gặp nhiều trở ngại về việc phát triển các vật liệu

cao cấp cho chế tạo lò hơi và tuabin.

Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, tác giả nghiên cứu hệ phụ tải nhiệt

nhà máy nhiệt điện lò hơi đốt than phun, tuabin ngưng hơi, áp suất cận tới hạn là

16,7MPa, nhiệt độ hơi quá nhiệt là 538 - 541°C.

pdf 172 trang chauphong 16/08/2022 14441
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn

Luận án Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự 
hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Các số liệu và kết quả nghiên cứu là trung 
thực và chưa từng được ai công bố trên bất cứ một công trình nào khác. 
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 
PGS.TS Bùi Quốc Khánh 
Hà Nội, tháng 08 năm 2021 
Nghiên cứu sinh 
Phạm Thị Lý 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cho 
phép tôi thực hiện luận án này. Cảm ơn Phòng đào tạo, Viện Kỹ thuật điều khiển 
và Tự động hóa, Viện Điện đã luôn hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi 
trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án này. 
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thầy, người giáo viên 
hướng dẫn của tôi là PGS.TS Bùi Quốc Khánh đã luôn tận tâm, tận lực hỗ trợ, 
động viên, hướng dẫn về mặt chuyên môn trong suốt quá trình tôi thực hiện luận 
án này. 
Xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ vận hành của Công ty Cổ 
phần Nhiệt điện Hải Phòng đã luôn tạo điều kiện để nghiên cứu sinh được thực 
tập tại nhà máy và tìm hiểu tài liệu, lấy số liệu sản xuất từ nhà máy phục vụ việc 
nghiên cứu. Đặc biệt, nghiên cứu sinh vô cùng cảm ơn sự giúp đỡ chân thành, 
nhiệt tình và quý báu của hai cán bộ tại nhà máy: anh Ngô Hồng Phong, Phó 
quản đốc Phân xưởng vận hành 2 và anh Triệu Quốc Hưng, Trưởng kíp điện, 
Phân xưởng Điện tự động của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Hải Phòng. Hai anh 
và rất nhiều cán bộ kỹ thuật của Nhà máy nhiệt điện Hải Phòng đã luôn hỗ trợ 
nhiệt tình, sẵn sàng trao đổi thông tin và trả lời những thắc mắc mà nghiên cứu 
sinh băn khoăn về hoạt động điều khiển của Nhà máy nhiệt điện, luôn sẵn sàng 
cung cấp dữ liệu cho nghiên cứu sinh dù bất kể thời gian nào, Điều này làm 
cho tôi biết ơn vô cùng. Chính nhờ sự giúp đỡ này nên Nghiên cứu sinh mới có 
thể hoàn thành được nội dung luận án của mình ngày hôm nay. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ nghiên cứu của Viện Kỹ thuật điều 
khiển và Tự động hóa và các giảng viên của Bộ môn Tự động hóa công nghiệp, 
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã đưa ra những góp ý, chỉ dẫn giúp tôi hoàn 
thành mô hình thử nghiệm phần cứng cho luận án của mình. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Điện tử, Bộ môn Điều khiển học, 
Trường đại học Giao thông vận tải đã tạo điều kiện cho tôi được tham gia chương 
trình đào tạo này. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong 
hội đồng chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có 
thể hoàn thiện luận án này và định hướng nghiên cứu trong tương lai. 
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình (chồng và hai con trai của tôi) 
và bạn bè đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình tôi tham gia khóa 
học này. 
 Nghiên cứu sinh 
MỤC LỤC 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ......................................... i 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. iv 
DANH MỤC HÌNH VẼ ....................................................................................... v 
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 
 TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT NHÀ CHƯƠNG 1.
MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN ....................................................................... 4 
1.1 Tổng quan về công nghệ nhiệt điện ................................................................. 4 
 Phân loại ................................................................................................. 4 1.1.1
 Phân loại NMNĐ theo loại tuabin .......................................................... 5 1.1.2
 Phân loại NMNĐ theo áp suất hơi ......................................................... 5 1.1.3
 Nguyên lý làm việc cơ bản của NMNĐ đốt than phun áp suất cận tới 1.1.4
hạn ........................................................................................................................ 5 
1.2 Tổng quan về hệ điều khiển phụ tải nhiệt ........................................................ 7 
 Các quá trình và các mạch vòng điều khiển cơ bản của hệ phụ tải nhiệt 1.2.1
[11-15] .................................................................................................................. 7 
 Cấu trúc tổng quát hệ điều khiển phụ tải nhiệt ....................................... 8 1.2.2
 Các cấu trúc điều khiển của hệ phụ tải nhiệt trong nhà máy nhiệt điện11 1.2.3
1.3 Tổng quan những vấn đề nghiên cứu hệ điều khiển phụ tải nhiệt ................. 14 
 Những nghiên cứu cơ bản cấu trúc điều khiển phối hợp ...................... 14 1.3.1
 Cấu trúc điều khiển phối hợp thường dùng trong thực tế .................... 15 1.3.2
 Những công trình nghiên cứu về thiết kế hệ điều khiển phụ tải nhiệt nhà 1.3.3
máy nhiệt điện đốt than phun ............................................................................. 16 
1.4 Định hướng nghiên cứu .................................................................................. 20 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................... 21 
 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI CHƯƠNG 2.
NHIỆT ................................................................................................................. 22 
2.1 Xây dựng mô hình điều khiển hệ phụ tải nhiệt theo cấu trúc điều khiển và 
thông số nhà máy nhiệt điện Hải Phòng .............................................................. 22 
 Phương pháp xây dựng mô hình điều khiển phụ tải nhiệt .................... 22 2.1.1
 Các quá trình cơ bản trong lò hơi ......................................................... 24 2.1.2
 Phương pháp xây dựng các mạch vòng cơ bản điều khiển lò hơi ........ 25 2.1.3
 Phương pháp xây dựng mô hình quá trình truyền nhiệt sinh hơi ......... 25 2.1.4
 Phương pháp xây dựng mô hình hệ tuabin – máy phát ........................ 26 2.1.5
2.2 Xây dựng mô hình điều khiển lò hơi theo thông số nhà máy nhiệt điện Hải 
Phòng .................................................................................................................... 27 
 Yêu cầu than cấp vào lò ....................................................................... 27 2.2.1
 Cân bằng nhiệt tổng quát trong lò hơi .................................................. 27 2.2.2
 Động học quá trình truyền nhiệt sinh hơi ............................................. 29 2.2.3
 Mạch vòng điều khiển cấp liệu ............................................................. 31 2.2.4
 Mạch vòng điều khiển khói gió ............................................................ 32 2.2.5
 Mạch vòng điều khiển cấp nước cho lò hơi ......................................... 37 2.2.6
 Mạch vòng điều khiển hơi quá nhiệt .................................................... 38 2.2.7
2.3 Xây dựng mô hình điều khiển tuabin và máy phát ........................................ 41 
 Động học các quá trình trong tuabin .................................................... 41 2.3.1
 Động lực học máy phát ......................................................................... 45 2.3.2
2.4 Mô phỏng hệ điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện Hải Phòng .......... 45 
2.5 Thiết kế hệ điều khiển phối hợp mới được phát triển trên cấu trúc điều khiển 
của Flynn .............................................................................................................. 48 
 Đề xuất cấu trúc điều khiển phối hợp mới ........................................... 48 2.5.1
 Thiết kế các bộ điều khiển trong cấu trúc điều khiển phối hợp mới .... 49 2.5.2
 Mô phỏng và đánh giá cấu trúc điều khiển phối hợp mới với các cấu 2.5.3
trúc khác và với hai cấu trúc điều khiển đơn biến của hệ phụ tai nhiệt ............. 54 
 Các đáp ứng mô phỏng ......................................................................... 56 2.5.4
 Đánh giá ba cấu trúc điều khiển theo chỉ tiêu vận hành tối ưu ............ 60 2.5.5
2.6 Ứng dụng giải thuật di truyền để tối ưu hóa tham số bộ điều khiển hệ phụ tải 
nhiệt ...................................................................................................................... 61 
 Các chỉ tiêu vận hành tối ưu đối với nhà máy nhiệt điện đốt than ....... 61 2.6.1
 Dùng giải thuật di truyền để tìm tham số tối ưu của bộ điều khiển theo 2.6.2
tiêu chuẩn JN và Jf .............................................................................................. 62 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................... 67 
 ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON - FUZZY ĐỂ BÙ NHIỄU CHO CHƯƠNG 3.
HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT ............................................................... 68 
3.1 Ứng dụng mạng Noron - Fuzzy để thiết kế điều khiển bù nhiễu ................... 68 
 Ảnh hưởng của nhiễu đến hệ điều khiển phụ tải nhiệt và đề xuất giải 3.1.1
pháp khắc phục .................................................................................................. 68 
 Ứng dụng mạng Noron - Fuzzy để thiết kế điều khiển bù nhiễu ......... 70 3.1.2
 Thiết kế mô hình mẫu sử dụng mạng nơron ......................................... 72 3.1.3
 Thiết kế khâu bù nhiễu lò hơi và tuabin ............................................... 75 3.1.4
 Kết quả mô phỏng ................................................................................ 84 3.1.5
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................... 89 
 XÂY DỰNG THIẾT BỊ MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC ĐỂ CHƯƠNG 4.
KIỂM CHỨNG, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ PHỤ TẢI 
NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ................................................................... 90 
4.1 Khái quát chung thiết bị mô phỏng thời gian thực ......................................... 90 
 Nguyên lý về thiết bị mô phỏng thời gian thực .................................... 90 4.1.1
 Chọn cấu hình thiết bị mô phỏng thời gian thực để đánh giá hệ điều 4.1.2
khiển phụ tải nhiệt .............................................................................................. 91 
4.2 Nghiên cứu đánh giá điều khiển hệ phụ tải nhiệt trên thiết bị mô phỏng thời 
gian thực ............................................................................................................... 92 
 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị mô phỏng thời gian thực DSP 1104 - AC 4.2.1
800M .................................................................................................................. 92 
 Cấu trúc thiết bị mô phỏng thời gian thực với AC800M-DSP 1104 .... 93 4.2.2
 Kết quả xây dựng mô hình ................................................................... 94 4.2.3
4.3 Nghiên cứu đánh giá điều khiển bù nhiễu cho hệ phụ tải nhiệt trên thiết bị mô 
phỏng thời gian thực ............................................................................................ 97 
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ...................................................................... ... ID đã được thay thế bởi các khối ADC và DAC. 
Khối ADC sẽ nhận tín hiệu từ đầu vào của DS1104 còn khối DAC sẽ gửi tín hiệu ra 
đầu ra của DS1104. Bên cạnh đó, để theo dõi được các đáp ứng trên AC800 thì ta 
cũng phải thêm các khối DAC vào đầu ra của các đáp ứng. 
 39 
Hình PL.III.20 Các khối vào ra trong thư viện của DS1104 
Ta vào mục “Simulink Library Browser” “DS1104 MASTER PPC” rồi 
chọn các khối ADC và DAC để đưa vào mô hình. Sau đó ta biên dịch chương trình 
xuống DS1104 tương tự như cách làm trong chương 2. 
Các bước xây dựng chương trình điều khiển: 
Bước 1: Tạo project 
 Click File > New Project > Chọn Template AC800M rồi đặt tên project là 
ThermalPowerPlant. 
Hình PL.III.21 Tạo project trên phần mềm Control Builder M Professional 
Bước 2: Thêm thư viện và kết nối thư viện đến chương trình 
Khi tạo ra một project mới thì Libraries chỉ có sẵn thư viện hệ thống (bao 
gồm các hàm phần sụn có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng) và thư viện cơ bản 
 40 
(BasicLib, BasicHwlib...). Một thư viện chỉ có thể thêm vào một application nếu 
trước đó nó đã được thêm vào trong Libraries folder. Một thiết bị phần cứng chỉ có 
thể được kết nối tới một cấu hình bộ điều khiển nếu nó tương ứng với thư viện phần 
cứng trước đó được thêm vào trong Hardware folder. Do đó ta phải thêm tất cả 
những thư viện cần thiết (có thể tự tạo thư viện nếu cần) trước khi lập trình. 
Hình PL.III.22 Thêm thư viện vào project 
Bước 3: Tạo Application và kết nối thư viện để lập trình. 
Click chuột phải vào Applications folder chọn New Application rồi đặt tên. 
Trong đồ án này em đặt tên là test_pidsimplecc. 
Hình PL.III.23 Tạo chương trình điều khiển 
Application chứa code để download xuống PLC. Các câu lệnh này có thể lưu 
trữ trong chương trình (Programs), hoặc trong các module điều khiển (Control 
Mudules). Phương pháp lựa chọn phụ thuộc vào các yêu cầu của các application cụ 
thể. Applications folder bao gồm các folder application và các application khác. Để 
tạo ra một application folder mới trong một application, click chuột phải lên 
application và chọn New Folder. Do đó, nó có thể cấu trúc và nhóm các application 
trong Project Explorer. Nó cũng có thể di chuyển các application và application 
folder trong folder bằng cách kéo và thả các đối tượng. Các folder thư viện kết nối 
bao gồm tất cả các thư viện được kết nối tới các application riêng biệt. Các thư viện 
 41 
được kết nối bằng cách click chuột phải lên folder và chọn Connect Library. Tuy 
nhiên, chỉ có các thư viện được đưa vào project là có thể kết nối tới một application. 
Nếu yêu cầu truy nhập các kiểu bên trong thư viện, nó phải kết nối tới application. 
Kết nối một thư viện tới một application bằng cách right-clicking lên Connected 
Libraries icon và chọn một thư viện từ menu dropdown. 
Hình PL.III.24 Kết nối thư viện với chương trình 
Bước 4: Khai báo biến. 
Có nhiều kiểu biến khác nhau trong Control Builder để lưu trữ và tính toán 
giá trị (cục bộ, toàn bộ, truyền thông, và truy nhập các biến), các biến cục bộ được 
sử dụng thường xuyên trong Control Builder. Chúng luôn nằm trong câu lệnh cục 
bộ, mô đun điều khiển hoặc trong chương trình. Các biến truyền thông được sử dụng 
để truyền thông giữa các application trong cùng bộ điều khiển hoặc giữa các bộ điều 
khiển trong network. Tên của các biến truyền thông phải là duy nhất trong project. 
Trong một project, Control Builder tự động tìm các biến truyền thông được tham 
chiếu. Nếu biến truyền thông được truy nhập từ project khác, thì địa chỉ IP cần được 
thiết lập. 
Trong trường hợp này, sử dụng biến cục bộ và khai báo trong mô đun điều 
khiển tương ứng như sau: 
Hình PL.III.25 Khai báo các biến 
 42 
Bước 5: Lập trình bộ điều khiển. 
Như đã nói ở phần trên, trong nội dung này sẽ sử dụng ngôn ngữ Control 
Modules để lập trình. Control Modules là một cách biên dịch lệch khác so với 
Programs truyền thống, các ứng dụng dùng cách này sử dụng ít bộ nhớ hơn và xử lí 
nhanh hơn so với Programs. Nó có thể coi là khối chức năng nâng cao, có thể chứa 
lệnh, đồ họa, các khối chức năng (function blocks) và các control module khác. 
ABB cung cấp rất nhiều control module trong thư viện chuẩn, người sử dụng có thể 
tự tạo ra những module khác từ kiểu có sẵn. 
Hình PL.III.26 Tổng quan về ngôn ngữ lập trình Control Module [71] 
Do cần xây dựng 2 bộ điều khiển nên tạo 2 Single control module như nhau 
và được tạo ra từ các khối có sẵn trong thư viện gồm: 
 RealToCC 
 AnalogInCC 
 AnalogOutCC 
 PIDCC 
Các khối trên được kết nối với nhau dễ dàng qua các đầu vào ra như hình 
dưới đây: 
Hình PL.III.27 Kết nối các khối Control Module trên chương trình 
 43 
Khi tạo thành công bộ điều khiển, ta phải kết nối các biến giá trị đặt, giá trị 
phản hồi và điều khiển cho từng bộ bằng cách gán biến tương ứng vào bảng kết nối 
của từng khối: 
Hình PL.III.28 Kết nối các biến giá trị vào khối Control Module 
Bước 6: Cấu hình phần cứng và tạo địa chỉ IP. 
Giống như lập trình, muốn sử dụng phần cứng nào ta phải kết nối thư viện 
phần cứng đó vào bộ điều khiển tương ứng. Sau đó tạo các module điều khiển giống 
như bộ điều khiển thực tế sử dụng. 
Hình PL.III.29 Cấu hình phần cứng cho bộ điều khiển 
 44 
Mỗi bộ điều khiển đều được đặt một IP khác nhau để truy cập đến nó dễ 
dàng. Sử dụng cáp nối TK212 kết nối PC với cổng COM4 của AC800M và công cụ 
IPConfig để đặt IP. Ở đây, IP là: 172.16.4.150 
Bước 7: Kết nối các biến tới các kênh I/O. 
Truyền thông giữa các kênh I/O và code được thiết lập bằng cách kết nối các 
biến tới các kênh I/O. Các tín hiệu trong đồ án này được kết nối đến địa chỉ các kênh 
I/O như sau: 
Hình PL.III.30 Kết nối các biến tới cổng vào ra 
Ở đây ta phải chọn dạng và dải tín hiệu với đầu vào là 0÷10V, đầu ra là 
0÷20mA. Ngoài ra có thể điều chỉnh dải đo (scale) phù hợp để nhận được giá trị vào 
ra chính xác nhất. 
Bước 8: Kiếm tra lỗi và biên dịch chương trình xuống PLC. 
 Control Builder cho phép kiểm tra lỗi chương trình trước khi biên dịch. Để 
kiểm tra chọn biểu tượng “check” trên thanh công cụ. 
Khi không có lỗi, phần mềm sẽ cho phép biên dịch chương trình xuống PLC 
thực và có thể theo dõi trực tiếp ở chế độ online. 
Bước 9: Chỉnh định tham số 2 bộ điều khiển 
Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát 
Để thiết kế giao diện vần hành, ABB cung cấp một phần mềm đó là Plant 
Explorer Workplace [71]. 
 45 
Hình PL.III.31 Giao diện phần mềm Plant Explorer Workplace 
Vì việc xây dựng giao diện rất phức tạp và trải qua rất nhiều bước nên trong 
đồ án này chỉ đưa ra giao diện khi đã hoàn chỉnh. 
Giao diện điểu khiển cho phép người người vận hành có thể thực hiển các 
thao tác với các nút điều khiển và cũng có thể quan sát các thông số quan trọng của 
hệ thống: 
 Nút chế độ “Man Mode”: người vận hành có thể thay đổi giá trị đầu ra của bộ 
điều khiển nhằm giảm thời gian quá độ, giúp hệ thống vận hành nhanh hơn 
nhưng vẫn đảm bảo sự ổn định cần thiết. 
 Nút chế độ “Auto Mode”: các bộ điều khiển sẽ hoạt động với các tham số 
điều khiển đã tìm được từ trước đó, khi này hệ thống đã hoạt động bình 
thường. 
 Các thông số bộ điều khiển, các thông số của hệ thống như công suất, áp 
suất, đều được hiển thị trên giao diện điều khiển. 
 Nút “Trend” cho phép người vận hành nhìn được đồ thị xu hướng. 
 46 
Hình PL.III.32 Giao diện vận hành 
Tại “Trend” ta có thể theo dõi toàn bộ các đáp ứng trên cùng một độ thị hoặc 
cũng có thể chọn bất kì thông số nào để theo dõi đáp ứng. 
Hình PL.III.33 Đồ thị xu hướng 
III.6 Thiết kế mô hình mẫu và bộ điều khiển fuzzy dựa trên dữ liệu thu thập từ 
hệ điều khiển thời gian thực 
III.6.1 Thiết kế mô hình mẫu dựa trên dữ liệu mới 
Tương tự như ở mục 3.3.3 để thiết kế mô hình mẫu này ta sử dụng một mạng 
nơron có đầu vào là tín hiệu đặt công suất phát, đầu ra là đáp ứng công suất phát 
thực và đáp ứng hơi thực. Cấu trúc mạng nơron trên hình PL.III.34 sử dụng cấu trúc 
truyền thẳng nhiều lớp Percepton, một đầu vào và hai đầu ra. Mạng nơron có hai 
lớp, lớp thứ nhất có 10 nơron sử dụng hàm kích hoạt tuyến tính là tansig. Lớp thứ 
hai có 1 nơron, sử dụng hàm kích hoạt tuyến tính là purelin. Phương pháp huấn 
luyện mạng sử dụng là phương pháp Levenberg- Marquardt. 
 47 
Hình PL.III.34 Cấu trúc mạng nơron 
Trong đó: 
 W là ma trận trọng số của mạng 
 b là ma trận bias. 
Dữ liệu đầu vào chung cho hai mạng nơron để huấn luyện là tín hiệu đặt MW 
với số lượng là 69611 điểm, được tạo với nhiều giá trị công suất phát và tốc độ tăng 
tải. 
Hình PL.III.35 Dữ liệu đầu vào hai mạng nơron 
Dữ liệu đầu ra thứ nhất của mạng nơron để huấn luyện là công suất thực, với 
số lượng là 69611 điểm. 
Hình PL.III.36 Dữ liệu đầu ra mạng nơron công suất 
 48 
Dữ liệu đầu ra thứ hai của mạng nơron để huấn luyện là áp suất thực với số 
lượng là 69611 điểm. 
Hình PL.III.37 Dữ liệu đầu ra mạng nơron áp suất 
Huấn luyện mạng nơron cho mô hình mẫu bằng công cụ NNStart trên phần 
mềm Matlab&Simulink ta có quá trình huấn luyện mạng như hình PL.III.38: 
Hình PL.III.38 Huấn luyện mạng noron trên Matlab/Simulink 
Sau 1000 kỷ nguyên huấn luyện mạng với đầu vào là công suất đặt, đầu ra 
công suất thực và áp suất thực. Thời gian huấn luyện mạng là 64 giây, sai lệch giữa 
đầu ra của mạng nơron và đầu ra dữ liệu mục tiêu gần như không có. Dữ liệu huấn 
luyện mạng (Traning data) sử dụng 70% tổng dữ liệu, dữ liệu kiểm tra online 
 49 
(Validation data) sử dụng 15% tổng dữ liệu, dữ liệu kiểm tra offline (Testing data) 
sử dụng 15% tổng dữ liệu. 
Hình PL.III.39 Kết quả huấn luyện mạng nơron công suất phát 
Trên hình PL.III.39 ta thấy kết quả đầu ra của mạng và đầu ra dữ liệu huấn 
luyện là giống nhau. Các tham số của mạng nơron sau khi huấn luyện mạng như sau: 
III.6.2 Ứng dụng nguyên lý mờ thiết kế bộ điều khiển bù nhiễu 
Tương tự như mục 3.3.4 của chương 3, bộ điều khiển bù nhiễu được thiết kế sử 
dụng nguyên lý mờ vẫn được giữ nguyên đầu vào, đầu ra và luật hợp thành của bộ 
mờ. Tuy nhiên, vì chạy trên thiết bị thời gian thực (DS1104 – dSPACE) nên đầu ra 
áp suất hơi của bộ điều khiển công suất hơi phản hồi về bộ điều khiển thì xảy ra hiện 
1,1 1
12.67 11.39
0.85 0.77
9.004 4.30
13.698 4.38
7.597 1.36
;
4.45 0.3
11.02 3.08
3.64 1.79
4.95 4.11
15.17 14.9
IW b
 2,1 0.0021 1.19 0.0093 0.0064 0.018 0.078 0.0075 0.156 0.128 0.027 IW
2 0.467 b
 50 
tượng vòng lặp đại số do thiết bị thời gian thực không xác định rõ đầu vào/ra ở vị trí 
này (điều này không bị ảnh hưởng khi mô phỏng trên Matlab&Simulink). Do đó, khi 
thiết kế hệ điều khiển bù nhiễu trên DS1104, phải thêm một khâu trễ vào phần phản 
hồi tín hiệu áp suất về bộ điều khiển. 
Khi có khâu trễ của phản hồi tín hiệu áp suất thì lại gây ra sự mất đồng bộ tín 
hiệu đầu ra của bộ mờ do bộ mờ xử lý nhanh hơn. Do đó, đầu ra bộ mờ phải thêm 
một khâu hậu xử lý là khâu trễ giống hệt như khâu trễ của phần phản hồi tín hiệu áp 
suất về bộ điều khiển. Khâu trễ đó có dạng như sau: 
1( ) 1
sG s eTs
 
 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_xay_dung_he_dieu_khien_phu_tai_nhiet_phuc_vu_van_han.pdf
  • pdfINFORMATION ON NEW CONCLUSIONS OF DOCTORAL DISSERTATION-sửa.pdf
  • pdfThong tin tom tat.pdf
  • pdfTóm tắt luận án.pdf
  • pdfTrich yeu luan an.pdf