Tài liệu Chuong_3 8

TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I CHÆÅNG 3: TÊNH CHÁÚT CUÍA CAÏC BÄÜ ÂIÃÖU CHÈNH VAÌ CAÏCH XÁY DÆÛNG PHÆÅNG TRÇNH ÂÄÜNG HOÜC CUÍA CHUÏNG 3.1: Cáúu taûo cuía bäü âiãöu chènh : Bäü âiãöu chènh âæåüc cáúu taûo båíi 3 pháön tæí chênh; * Pháön tæí âo læåìng * Pháön tæí âiãöu khiãøn * Pháön tæí Cháúp haình 3.1.1: Pháön tæí âo læåìng : Duìng âo âäü sai lãûch thäng säú âiãöu chènh khoíi giaï trë qui âënh vaì chuyãøn âäøi âãún thaình tên hiãûu phuì håüp våïi pháön tæí âiãöu khiãøn gäöm pháön tæí nhaûy caím vaì bäü chuyãùn âäøi âo læåìng. * Pháön tæí nhaûy caím : duìng âãø nháûn biãút thäng tin vãö thäng säú âiãöu chènh Gäöm caïc loaûi : x x x ÄÚng buäúc âäng Maìng phàóng Maìng læåün soïng x x E t Càûp nhiãût ÄÚng læåün soïng * So våïi trong âo læåìng bäü pháûn nhaûy caím trong âiãöu chènh : - Baíng âo heûp hån - Cäng suáút låïn hån 25 Phao âo mæïc TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I * Bäü chuyãøn âäøi âo læåìng : Caïc daûng : Z1 e1 Z2 e2 x x u x Biãún tråí Kiãøu caím æïng Biãún aïp sai âäüng p2 p2 Kiãøu sàõt âäüng x Kiãøu äúng phun táúm chàõn - Âàûc tênh tinh (phuû thuäüc cáúu taûo) - Âàûc tênh âäüng (laìm viãûc) 3.1.2: Pháön tæí âiãöu khiãøn: Nhiãûm vuû : - Khuãúch âaûi tiãúp âäü sai lãûch tæì phaìn tæí âo læåìng - Hçnh thaình thuáût toaïn âiãöu chènh - Âiãöu khiãøn pháön tæí cháúp haình Pháön tæí chênh laì bäü khuãúch âaûi sau âoï laì caïc maûch liãn hãû nghëch ( âãø thaình láûp thuáût toaïn ) + Bäü khuãúch âaûi : - âiãûn tæí - khuãúch âaûi tæì - thuíy læûc - baïn dáùn - khê neïn + Maûch liãn hãû nghëch : - Cå khê - âiãûn - thuíy læûc Coï thãø daûng : bao cå cáúu cháúp haình hoàûc khäng bao cå cáúu cháúp haình nhæng luïc naìo noï cuîng bao bäü khuãúch âaûi. MLHN 26 TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 3.1.3: Pháön tæí cháúp haình: Nhiãûm vuû : chuyãøn âäøi tên hiãûu tæì pháön tæí âiãöu khiãøn thaình sæû chuyãøn dëch cuía cå quan cháúp haình Dæûa trãn cå såí sæí duûng nàng læåüng phuû maì chia ra caïc loaûi ; - âiãûn - khê neïn - thuíy læûc Chia theo täúc âäü cuía noï thç ta coï caïc loaûi: - Coï täúc âäü khäng âäøi ( âäüng cå âiãûn ) - Coï täúc âäü thay âäøi ( thuíy læûc vaì khê neïn ) 3.2: Phán loaûi caïc bäü âiãöu chènh: 3.2.1: Theo qui luáût âiãöu chènh (thuáûn toaïn âiãöu chènh ) Nhiãûm vuû cuía hãû thäúng âiãöu chènh tæû âäüng (BÂC) laì giæî äøn âënh mäüt âaûi læåüng âiãöu chènh (ÂLÂC) naìo âoï bàòng caïch taïc âäüng lãn âäúi tæåüng âiãöu chènh (ÂTÂC) thäng qua cå quan âiãöu chènh (CCÂC) . Khi xuáút hiãûn mäüt sai lãûch cuía ÂLÂC khoíi giaï trë âënh træåïc (âënh trë) thç BÂC seî taïc âäüng lãn ÂTÂC theo hæåïng âæa âaûi læåüng âiãöu chènh tråí vãö giaï trë ban âáöu (bàòng âënh trë). Taïc âäüng âiãöu chènh naìy coï thãø mang tênh qui luáût âënh træåïc, trong cäng nghiãûp âãø âaût cháút læåüng âiãöu chènh cao, âäúi våïi mäøi âaûi læåüng âiãöu chènh ngæåìi ta phaíi xaïc âënh cho BÂC mäüt qui luáût âiãöu chènh thêch håüp. Váûy qui luáût âiãöu chènh : laì mäúi quan hãû toaïn hoüc giæîa sæû chuyãøn dëch tæång âäúi cuía cå quan âiãöu chènh vaì sæû sai lãûch tæång âäúi cuía thäng säú âiãöu chènh, hay noïi caïch khaïc laì mäúi quan hãû giæîa sæû thay âäøi tên hiãûu ra vaì sæû thay âäøi tên hiãûu vaìo cho træåïc ϕ → µ ⇒ qui luáût laì quan hãû µ = f (ϕ) ϕ 3.2.1.1 Loaûi qui luáût âiãöu chènh tuyãún tênh : 3.2.1.1.1 Qui luáût âiãöu chènh tyí lãû (qui luáût âiãöu chènh P) µ = - KP . ϕ ( coï xu hæåïng dáûp tàõt sai lãûch ) KP - hãû säú tyí lãû cuía bäü âiãöu chènh P ϕO t µ t −ΚpϕO 27 TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 3.2.1.1.2 Qui luáût âiãöu chènh têch phán ( Qui luáût âiãöu chènh I ): ϕ dµ = − K I .ϕ ( t ) dt KI - hãû säú tyí lãû “ täúc âäü chuyãøn dëch cuía cå quan âiãöu chènh tyí lãû våïi thäng säú âiãöu chènh “ ⇒ µ = − K I ∫ ϕ .dt ϕO t µ t . “ Âäü chuyãøn dëch cuía cå quan âiãöu chènh tyí lãû våïi têch phán âäü sai lãûch cuía thäng säú âiãöu chènh “ ϕ 3.2.1.1.3 Qui luáût âiãöu chènh tyí lãû - têch phán (Qui luáût âiãöu chènh P - I ) Quan hãû : α µ = − K P ϕ − K 1 ∫ ϕ .dt ϕO t ⎛ ⎞ K ⇒ µ = − K P ⎜⎜ ϕ + I ∫ ϕ dt ⎟⎟ KP ⎝ ⎠ KP = TI laì thåìi gian têch phán Kyï hiãûu : KI t ⎞ ∫ ϕ . d t ⎟⎠ . ⎛ 1 ⇒ µ = − K P ⎜ϕ + TI ⎝ µ α ϕ 3.2.1.1.4 Qui luáût âiãöu chènh Tyí lãû - Tp -Vi phán (Qui luáût âiãöu chènh P I D) ⎛ 1 µ = − K P ⎜ϕ + TI ⎝ dϕ ⎞ . ϕ d t + T ⎟ D ∫ dt ⎠ ϕO t µ t Κ p ϕO . KP - Hãû säú tyí lãû TI - Thåìi gian têch phán TD - thåìi gian vi phán 28 α TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 3.2.1.1.5- Qui luáût âiãöu chènh tyí lãû - vi phán (Qui luáût âiãöu chènh PD ) ϕ ϕO dϕ ⎞ ⎛ µ = − K P ⎜ ϕ + TD ⎟ ⎝ dt ⎠ * Caïc thg säú maì ta coï thãø taïc âäüng lãn bäü âiãöu chènh âæåüc goüi laì caïc thäng säú hiãûu chènh cuía bäü âiãöu chènh âoï laì : KP ; KI ; TI ; TD t µ t ΚpϕO 3.2.1.2 Qui luáût âiãöu chènh phi tuyãún : Thæåìng coï hai daûng - Bäü âiãöu chènh nhiãöu vë trê ( thäng thæåìng 2 - 3 vë trê laì phäø biãún ) µ µ ϕ ϕ Âàûc tênh lyï tæåíng Âàûc tênh thæûc tãú µ dµ dt ϕ Âàûc tênh thæûc tã 3 vë trêú ϕ Âàûc tênh BÂC cå cáúu cháúp haình khäng âäøi 3.2.2. Theo nàng læåüng âæåüc sæí duûng 3.2.2.1 Bäü âiãöu chènh taïc âäüng træûc tiãúp : Laì bäü âiãöu chènh maì âãø chuyãøn dëch cå quan âiãöu chènh sæí duûng træûc tiãúp nàng læåüng do pháön tæí âo læåìng sinh ra maì khäng cáön nàng læåüng khaïc 3.2.2.2 Bäü âiãöu chènh giaïn tiãúp : Âãø chuyãøn dëch cå quan âiãöu chènh ta duìng nàng læåüng bãn ngoaìi - âiãûn - khê neïn - thuíy læûc 29 TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I 3.2.2.3. Phán loaûi càn cæï vaìo mäúi âàûc træng liãn hãû giæîa caïc pháön tæí cuía bäü âiãöu chènh + Bäü âiãöu chènh taïc âäüng liãn tuûc : caïc thäng tin âæåüc truyãön liãn tuûc giæîa caïc pháön tæí + Bäü âiãöu chènh taïc âäüng giaïn âoaûn : ϕ ϕ t t Kiãøu rå le 0:1 Kiãøu xung 3.2.2.4 Càn cæï vaìo quaï trçnh âiãöu chènh hoàûc thäng säú cáön âiãöu chènh + Bäü âiãöu chènh quaï trçnh chaïy, sáúy + Bäü âiãöu chènh aïp suáút, nhiãût âäü, læu læåüng 3.3: Caïch xáy dæûng phæång trçnh âäüng hoüc cuía caïc pháön tæí cuía bäü âiãöu chènh Vê duû: Bäü giaím cháún a b ml PA R Ta b Qv, Pv F fp ∆H ∆X P Ho γ lm Qr, Pr ∆H - Sæû biãún thiãn cuía thäng säú âiãöu chènh ( giaí sæí mæïc næåïc giaím ) ∆X - Sæû biãún thiãn cuía toüa âäü cuía phao vaì coï diãûn têch fp 30 TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I Phán têch caïc læûc taïc duûng lãn hãû thäúng - khi táúm chàõn chuyãøn dëch ⇒ coï læûc ma saït khä T - trong læûc cuía phao P - læûc ma saït T gáy ra taûi phao T a b - læûc ma saït loíng do dáöu trong xi lanh bë giaím cháõn R - læûc âáíy Asimeït taïc duûng lãn phao PA * Læûc ma saït T a b coï dáúu phuû thuäüc vaìo hæåïng chuyãøn âäüng (Cuìng dáúu X’) Hay coï thãø viãút T a sign ( X’) b * Læûc giaím cháún R tyí lãû våïi täúc âäü chuyãøn âäüng ( tyí lãû våïi X’) Hay R = K. X’ * Læûc âáøy Asimeït PA = fP. γ .h ( h - pháön ngáûûp cuía phao trong næåïc) Váûy phæång trçnh chuyãùn âäüng cuía phao: P a . X ' ' = P − PA − K . X '− T sign ( X ' ) g b åí traûng thaïi ténh ta coï: 0 = P - PA0 Láúy (1) - (2) ta coï: ⇒ ⇒ (1) P = PA0 (2) P a . X ' ' = ( PA0 − PA ) − K . X '− T sign ( X ' ) g b Do X’ = dX dt = (3) d ( X − X max) d ( ∆X ) = = ∆ X’ nãn ta coï dt dt P a .( ∆ X ' ' ) = ∆ PA − K .∆ X '− T sign ( ∆ X ' ) g b Trong âoï ∆PA = fP . γ . (∆H - ∆X ) âäü biãún thiãn læûc Asimeït a P .( ∆ X ' ' ) + K ∆ X '+γ f P .∆ X − γf P .∆ H = −T sign ( ∆ X ' ) b g Âáy laì phæång trçnh cuía phán tæí âo læåìng viãút dæåïi daûng säú gia Báy giåì ta chuyãøn vãö daûng khäng thæï nguyãn Chia caí 2 vãú cho γ. fP . Ho vaì nhán räöi chia mäüt læåüng Xm ⇒ P . Xm g .γ . f P . H Xm ⎛ ∆X ⎞ .⎜ ⎟ + K γ . f P .H ⎝ Xm ⎠ '' o Xm ⎛ ∆X ⎞ ⎜ ⎟ + Ho ⎝ Xm ⎠ / o ⎛ ∆X ⎜⎜ ⎝ Xm ⎞ ∆H ⎟⎟ − Ho ⎠ 1 a ⎛ ∆X ⎞ = −T . sign ⎜ ⎟ b γ . f o .H o ⎝ Xm ⎠ 31 ' TÆÛ ÂÄÜNG HOÏA QUAÏ TRÇNH NHIÃÛT - PHÁÖN I Âàût : P. Xm = TP2 - hàòng säú thåìi gian âàûc træng cho quaï tênh cuía phao * g.γ . f P . Ho phuû thuäüc khäúi læåüng cuía phao * K. Xm =T γ . f P . Ho C - hàòng säú thåìi gian âàûc træng cho ma saït loíng (hàòng säú thåìi gian caím dëch) Xm = δDL Ho a T b =ε * γ . f P . Ho ∆Η =ϕ * Ho ∆X =ζ * Xm * - âäü khäng âäöng âãöu cuía phán tæí âo læåìng - âäü khäng nhaûy cuía bäü âiãöu chènh - laì sæû thay âäøi tæång âäúi cuía thäng säú âiãöu chènh - toüa âäü pháön tæí âo læåìng (zeta) TP2 .ζ ' '+TC .ζ '+δ DL .ζ − ϕ = −ε .sign (ζ ' ) (6) ( 6) laì phæång trçnh âäüng cuía phán tæí âo læåìng viãút dæåïi daûng khäng coï thæï nguyãn - Trong nhiãöu træåìng håüp boí qua ε = 0 TP2 ξ’’ + TC . ξ’ + δÂL ξ = - ϕ (7) ϕ (8) ϕ (9) Boí qua troüng læåüng phao TC . ξ’ + δÂL ξ = - Boí qua læûc ma saït δÂL ξ = Âáy laì phæång trçnh âäüng cuía phán tæí âo læåìng lyï tæåíng ‘ Phæång trçnh caïnh tay âoìn ∆X ∆m = X mmax => ζ =µ maì ∆m =µ mmax Phæång trçnh âäüng cuía pháön tæí âiãöu khiãøn 32