Điều khiển dự báo dựa trên ma trận động ứng dụng điều khiển bình phản ứng hóa học có bao làm lạnh (chemical reactor)

Nguyễn Thị Mai Hương và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 49 - 53

49

ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO DỰA TRÊN MA TRẬN ĐỘNG ỨNG DỤNG

ĐIỀU KHIỂN BÌNH PHẢN ỨNG HÓA HỌC CÓ BAO LÀM LẠNH

(CHEMICAL REACTOR)

Nguyễn Thị Mai Hương1*, Mai Trung Thái1

Lê Thị Huyền Linh1

, Lại Khắc Lãi2

1

Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên

2Đại học Thái Nguyên

TÓM TẮT

Bình phản ứng hóa học có bao làm lạnh được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp

khác nhau như công nghệ thực phẩm, công nghệ hóa học, công nghệ xử lý nước thải... Bài báo này

sẽ đề cập đến phương pháp điều khiển dự báo dựa trên ma trận động nhiều biến để ứng dụng điều

khiển bình phản ứng hóa học có bao làm lạnh.

Từ khoá: Điều khiển dự báo, bình phản ứng hóa học có bao làm lạnh, điều khiển ma trận động

(DMC).

GIỚI THIỆU CHUNG*

Xuất phát từ lý thuyết MPC cổ điển, có rất

nhiều thuật toán MPC, một trong số các thuật

toán đó là Điều khiển ma trận động DMC

(Dynamic Matrix Control). Cutler và

Ramaker đã trình bày chi tiết về thuật toán

điều khiển đa biến không ràng buộc, chúng có

tên là DMC (Dynamic Matrix Control) vào

những năm 1979 tại hội nghị quốc tế AIChE,

và vào năm 1980 tại hội nghị điều khiển, tự

động hoá. Trong tạp chí chuyên ngành, năm

1980 Prett và Gillette đã đưa ra một ứng dụng

công nghệ DMC vào FCCU của lò phản

ứng/máy tái chế, mà ở trong đó thuật toán đã

được thay đổi để phù hợp với đặc tính phi

tuyến và ràng buộc. Bên cạnh đó, cũng có

nhiều bài báo thảo luận về công nghệ nhận

dạng quá trình của họ. Những điểm chính của

thuật toán điều khiển DMC bao gồm:

- Mô hình đáp ứng xung tuyến tính cho quá

trình.

- Mục tiêu thực hiện quân phương thông qua

vùng dự đoán hữu hạn.

- Hoạt động tương lai của đầu ra quá trình có

được nhờ sự bám sát theo giá trị đặt trong

phạm vi có thể.

- Đầu vào tối ưu được tính toán giống như

giải quyết vấn đề bình phương tối thiểu. Một

ưu điểm khác của MPC là có thể điều khiển

*

Tel: 0979 147 493; Email: [email protected]

các quá trình có tín hiệu điều khiển bị chặn,

có các điều kiện ràng buộc, nói chung là các

quá trình phi tuyến mà ta thường gặp trong

công nghiệp, đặc biệt là quá trình phi tuyến

phức tạp. Tư tưởng chính của điều khiển dự

báo theo mô hình là [1].

• Luật điều khiển phụ thuộc vào những hành

vi được dự đoán của đối tượng.

• Sử dụng một mô hình toán học để dự đoán

đầu ra của đối tượng tại các thời điểm giới

hạn trong tương lai. Mô hình này được gọi là

mô hình dự báo.

• Chuỗi tín hiệu điều khiển tương lai trong

giới hạn điều khiển được tính toán bằng việc

tối thiểu hóa một phiếm hàm mục tiêu.

• Sử dụng sách lược lùi xa, nghĩa là tại mỗi

thời điểm chỉ tín hiệu điều khiển đầu tiên

trong chuỗi tín hiệu điều khiển tính toán được

được sử dụng, sau đó giới hạn dự báo lại

được dịch đi một bước về phía tương lai.

• MÔ HÌNH ĐỐI TƯỢNG

Miêu tả đối tượng

Bình phản ứng hóa học có bao làm lạnh

(Chemical Reactor) được biết đến là một quá

trình phi tuyến mạnh và được dùng làm đối

tượng điều khiển đối với nhiều chiến lược

điều khiển khác nhau, sơ đồ nguyên lý như

hình 1.