Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống điều khiển là mô hình hóa hệ thống trong đó các kỹ sư điều khiển thường sử dụng phương pháp xây dựng mô hình toán học của hệ thống. Thông thường việc mô hình hóa có thể xây dựng bằng lý thuyết toán hoặc nhận dạng mô hình qua thực nghiệm.
Phương pháp mô hình hóa bằng lý thuyết dựa trên những định luật cơ bản về vật lý và hóa học, từ đó xây dựng các phương trình vi phân để mô tả hệ thống; còn phương pháp mô hình hóa thực nghiệm được thực hiện dựa trên những thông tin ban đầu về hệ thống, phân tích các số liệu vào-ra thực nghiệm để xác định cấu trúc và tham số của hệ thống từ một lớp mô hình thích hợp.
Về cơ bản, phương pháp mô hình hóa bằng lý thuyết đòi hỏi phải có hiểu biết sâu về hệ thống cơ lý hóa và tác động tương quan của các đối tượng. Còn đối với phương pháp mô hình hóa bằng thực nghiệm thì cho phép xác định tương đối các tham số của mô hình nếu cấu trúc mô hình được xác định trước.
Một ưu điểm nữa của phương pháp mô hình hóa bằng thực nghiệm là có sự hỗ trợ đắc lực của các công cụ phần mềm hiện đại giúp cho việc việc nhận dạng trở nên đơn giản và chính xác hơn. Tuy nhiên phương pháp này lại phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của kết quả đo và độ chính xác của lớp mô hình được lựa chọn.
Trong thực tế, mô hình hóa có tốt thế nào đi chăng nữa thì cũng không bao giờ có được một mô hình chính xác tuyệt đối, và việc thiết kế bộ điều khiển là quá trình tinh chỉnh nhằm đạt được đáp ứng điều khiển mong muốn. Trong thực tế, phương pháp điều khiển tối ưu mà ở đó phần mềm tự động điều chỉnh thông số của bộ điều khiển để tối ưu đáp ứng của hệ thống theo một vài chỉ tiêu nhất định.
Mục tiêu của bài báo này là thực hiện dò thông số bộ điều khiển PID để tối ưu đáp ứng của hệ thống và mục tiêu đề ra là độ dự trữ pha và tần số cắt của hệ thống tại giá trị mong muốn theo như lý thuyết điều khiển tự động cho hệ tuyến tính.
Phương pháp tự chỉnh tham số PID cho các mạch vòng điều khiển đơn trong điều khiển quá trình là phương pháp phổ biến, được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống tự chỉnh PID công nghiệp như bộ auto-tuning PID của hãng Siemens, hay các bộ PID tự chỉnh nhiệt độ của hãng Honeywel.
Chi tiết nội dung bài báo, đón đọc trên Tạp chí Tự động hóa ngày nay, số tháng 5+6, phát hành ngày 25/5/2021
Hotline phát hành: 0962365030
Bài báo của nhóm tác giả: PGS Nguyễn Hồng Quang – ĐHBK Hà Nội
Nguyễn Hữu Thọ, cựu KS K55 Tự động hóa – ĐHBK Hà Nội
Nguyễn Khoa Nam, cựu KS K55 Tự động hóa – ĐHBK Hà Nội
