Khái quát chung về điều khiển

Trong mọi hoạt động của con người, ở bất cứ lĩnh vực nào đều liên quan tới điều khiển. Khái niệm điều khiển được được hiểu là tập hợp tất cả các tác động mang tính tổ chức của một quá trình nào đó nhằm đạt được mục đích mong muốn của quá trình đó. Hệ thống điều khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiển được gọi là điều khiển tự động.

Điều chỉnh là khái niệm hẹp hơn của điều khiển. Điều chỉnh là tập hợp tất cả các tác động nhằm giữ cho một tham số nào đó của quá trình ổn định hay thay đổi theo một quy luật mong muốn của người sử dụng. Các thông số đó có thể là nhiệt độ, áp suất, tốc độ quay, vị trí, lực ép, lực kẹp, hành trình…Các tham số này là các tham số cần điều chỉnh.

Thành phần cơ bản của hệ thống điều chỉnh tự động

Một hệ thống điều chỉnh tự động gồm hai thành phần cơ bản là đối tượng điều chỉnh ĐTĐC và thiết bị điều chỉnh TBĐC. ĐTĐC là thành phần tồn tại khách quan có tín hiệu ra là đại lượng cần điều chỉnh và nhiệm vụ cơ bản của điều chỉnh là phải tác động lên đầu vào của ĐTĐC sao cho đại lượng cần điều chỉnh đạt được giá trị mong muốn. TBĐC là tập hợp tất cả các phần tử của hệ thống nhằm mục đích tạo ra giá trị điều chỉnh tác động lên đối tượng. Giá trị này được gọi là tác động điều chỉnh.

Đại lượng cần điều chỉnh hay còn gọi là các đại lượng ra của hệ thống điều chỉnh tự động. Những tác động từ bên ngoài lên hệ thống được gọi là tác động nhiễu.

Phương pháp để TBĐC tạo ra tín hiệu điều chỉnh gọi là phương thức điều chỉnh (điều khiển). Có 3 phương thức điều chỉnh là:

  • Phương thức đều chỉnh theo chương trình
  • Phương thức bù nhiễu
  • Phương thức điều chỉnh theo sai lệch

Trong phương thức điều chỉnh theo chương trình, tín hiệu điều chỉnh được phát ra do một chương trình định sẵn trong TBĐC.

Với phương thức bù nhiễu, tín hiệu điều chỉnh được hình thành khi xuất hiện nhiễu loạn tác động lên hệ thống. Tín hiệu điều chỉnh phát ra nhằm bù lại sự tác động của nhiễu loạn để giữ cho giá trị ra của đại lượng cần điều chỉnh không đổi. Vì vậy hệ thống bù nhiễu còn được gọi là hệ thống điều khiển bất biến.

Trong kỹ thuật thường sử dụng kỹ thuật điều khiển theo sai lệch. Tín hiệu điều khiển ở đây được hình thành do có sự sai lệch giữa giá trị mong muốn và giá trị đo được của đại lượng cần điều chỉnh. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động tác động theo phương thức sai lệch được mô tả theo hình dưới đây.

Trong đó:

TBCĐ – thiết bị đặt giá trị chủ đạo x, là giá trị mong muốn của đại lượng cần điều chỉnh.

TBSS – thiết bị so sánh gái trị chủ đạo x và giá trị đo được y của đại lượng cần điều chỉnh để xác định giá trị sai lệch e=x-y. Giá trị x còn được gọi là giá trị nhiễu đặt trước.

KCN – khối chức năng nhằm tạo ra tín hiệu điều chỉnh U theo giá trị sai lệch e: U=f(e)

CCCH – cơ cấu chấp hành thực hiện tác động điều chỉnh U lên ĐTĐC

TBCN – thiết bị công nghệ có tín hiệu ra là đại lượng cần điều chỉnh.

TBĐ – thiết bị đo để xác định giá trị y của đại lượng cần điều chỉnh

Z – tác động nhiễu phụ tải là những tác động từ ngoài lên hệ thống mà chúng ta không mong muốn.

Hệ thống điều chỉnh tự động có thể mô tả bằng hai thành phần chính là ĐTĐC và TBĐC. Khi khảo sát hệ thống chúng ta chỉ khảo sát cho một nhiễu cụ thể còn các nhiễu khác tính bằng 0.

so do nguyen ly dieu khien tu dong

Hình 2 mô tả hệ thống điều chỉnh tự động cho những tác động nhiễu khác nhau. Hình 2a mô tả hệ thống điều chỉnh tự động chịu tác động của nhiễu đặt trước x còn hình 2b mô tả nhiễu phụ tải z.

Hệ thống điều chỉnh tự động luôn luôn tồn tại ở một trong hai trạng thái: trạng thái xác lập ( trạng thái tĩnh) và trạng thái quá độ (trạng thái động). Trạng thái xác lập là trạng thái mà tất cả các đại lượng của hệ thống đều đạt được giá trị không đổi. Trạng thái quá độ là trạng thái kể từ thời điểm có tác động nhiễu cho đến khi hệ thống đạt được trạng thái xác lập mới. Lý thuyết điều khiển tự động tập trung cơ bản mô tả và phân tích trạng thái quá độ của hệ thống. Trạng thái xác lập đánh giá độ chính xác của quá trình điều chỉnh.

Nếu ở trạng thái xác lập vẫn còn tông tại sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu đo được thì giá trị sai lệch này được gọi là sai lệch dư(hay còn gọi là sai lệch tĩnh) và được ký hiệu là ə, còn hệ thống được gọi là hệ thống có sai lệch dư. Nếu ə=0 thì hệ thống được gọi là hệ thống không có sai lệch dư.

Nguồn tham khảo: Lý thuyết điều khiển tự động – Tác giả: Nguyễn Văn Hòa ĐHBKHN

Bài viết liên quan
20-10-2019
Tự động hóa - các hệ thống tự động hóa sản xuất và các ví dụ Tự động hóa trong nền công nghiệp hiện đại, đặc biệt trong cuộc cách mạng công nghiệp toàn cầu lần thứ 4 đang diễn ra là một phần quan trọng. Trong đó tự động hóa trong sản xuất là một lĩnh vực được đặc biết chú trọng góp phần phát triển nền sản xuất tự động với độ chính xác và năng suất vượt trội. Về cơ bản hệ thống sản xuất tự động, hệ thống tự động hóa hiện nay có thể được phân thành 3 loại dưới đây: Tự động hóa cố định (Fixed automation) Tự động hóa lập trình (Programmable automation), và Tự động hóa linh hoạt. (Flexible automation) Ví dụ về tự động hóa cố định TỰ ĐỘNG HÓA CỐ ĐỊNH Đây là một hệ thống tự động trong đó trình tự xử lý (hoặc lắp ráp) được cố định bởi cấu hình của các thiết bị tự động. Các hoạt động trong dây chuyền sản xuất thường đơn giản. Tuy nhiên chính sự tích hợp và phối hợp của nhiều hoạt động như vậy vào một thiết bị làm…
22-06-2021
Trong thế giới ngày nay, bất kỳ quy trình sản xuất nào cũng không giữ nguyên được lâu. Đó là kết quả của sự phát triển không ngừng của việc cập nhật công nghệ và những tiến bộ trong quá trình vận hành của nhà máy. Những cập nhật này là kết quả của quá trình tự động hóa công nghệ nghiêm ngặt trong quy trình sản xuất. Công nghệ tự động hóa nhà máy đã có những bước tiến vượt bậc và không bao giờ có sự chậm lại hay trì trệ trong quá trình phát triển vì bất kỳ yếu tố nào như suy thoái thị trường, v.v. Ethernet  tiếp tục gia tăng với các bổ sung giao thức cho các nhà máy an toàn, sản xuất ô tô xe máy và năng lượng. Sự phát triển ngày càng tăng là các bộ điều khiển có kết nối TCP / IP tiêu chuẩn ngoài các kết nối giao thức Ethernet công nghiệp, được sử dụng để truyền thông tin trực tiếp đến các hệ thống doanh nghiệp kinh doanh. Trong khi đó, ethernet cũng đang thúc đẩy các cảm biến và điều thú vị nhất là các thiết bị thông minh hơn đang trở…
05-08-2021
Xu hướng của ngành sản xuất  đang được chú ý khi sự thay đổi lớn nhất của ngành đang diễn ra trong thời gian gần đây. Mặt khác, cách chúng ta xây dựng và cung cấp hàng hóa & sản phẩm thúc đẩy nền kinh tế, cuộc sống của chúng ta sẽ khác. Ngành sản xuất công nghiệp  đang trải qua cuộc cách mạng công nghiệp và nó thường được gọi là Công nghiệp 4.0. Nó bao gồm những tiến bộ công nghiệp có tính năng người máy, sản xuất thông minh, trí tuệ nhân tạo-AI và  Internet of Things (IoT). Công nghiệp 4.0 đang cách mạng hóa ngành sản xuất. Các cơ sở sản xuất đã tích hợp mức độ tự động hóa cao hơn, do đó, sự gia tăng nhu cầu về công nghệ mới đang tăng lên nhanh chóng. Dưới đây là các xu hướng hàng đầu của ngành sản xuất trong tự động hóa công nghiệp: Nhìn xung quanh ở góc 360 ° trong ngành sản xuất Xem làn sóng thứ tư bằng 3D trong ngành sản xuất Sản xuất tiên tiến trên chế độ  chạy tự động trong tự động hóa công nghiệp Xây dựng nhà máy thông minh trong công…
13-05-2019
Trong Phần 1, chúng tôi đã giới thiệu 2 công nghệ, đó là:  1. Công cụ chọn tự động (Automated Picking Tools) 2. Xe tự hành (AGV) Trong phần 2 này, chúng tôi sẽ giới thiệu tới bạn đọc 5 thành phần còn lại đem lại cho bạn những lợi ích to lớn trong việc quản lí và vận hành kho thông minh trong nhà máy của mình. 3. Nền tảng kiểm soát hàng tồn kho tự động (Automated Inventory Control Platforms) Trong kho thông minh, khi được sử dụng cùng với một số ít công nghệ chính khác, chẳng hạn như “thẻ tài sản” và hàng tồn kho, nền tảng kiểm soát hàng tồn kho tự động được triển khai để đưa các yếu tố như lao động, các phỏng đoán và yếu tố thời gian ra khỏi sự kiểm soát hàng tồn kho truyền thống. Để làm điều đó, hầu hết các nền tảng này được xây dựng để tự động đếm hàng tồn kho và tổng hợp dữ liệu để báo cáo nhanh, thời gian thực và cực kỳ chính xác, có thể được truy cập từ xa để theo dõi, điều khiển và trích xuất dữ…