Luận án Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển phản hồi đầu ra cho quá trình đa biến buồng sấy giấy

r Unit). 
 Điều khiển nhiệt độ gió nóng, khô cấp cho buồng sấy là mạch vòng tương đối 
độc lập, như ở phần trên đã giả thiết mạch vòng này đảm bảo nhiệt độ gió nóng ổn 
định và đủ lưu lượng gió cấp cho buồng sấy. 
 Điều khiển cân bằng khối lượng ZL (Zero Level): Để đảm bảo cân bằng khối 
lượng gió vào và ra, hạn chế khí giả (gió lạnh) lọt vào buồng sấy từ ngoài. ZL tạo nên 
phân bố áp suất khoảng nằm giữa hai lô (lô trên và lô dưới). Mạch vòng điều khiển ZL 
dùng đại lượng tác động là lưu lượng gió vào Wa1 (điều khiển tốc độ quạt). 
 Điều khiển nhiệt độ điểm sương thông qua điều chỉnh lưu lượng gió ra Wa2 dùng 
quạt hút thải không khí ẩm trong buồng ra ngoài, giữ nhiệt độ điểm sương khoảng 
600C (với nhiệt độ trung bình trong buồng sấy là 75oC), cơ cấu đo nhiệt độ điểm sương 
thông qua hai cảm biến (nhiệt độ và độ ẩm tỷ lệ trong buồng) và thiết bị tính toán 
%RH. 
 Hệ điều khiển sấy giấy có nhiều mạch vòng điều khiển, nhưng chỉ có đại lượng 
cần điều khiển duy nhất là độ ẩm giấy và là mục tiêu điều khiển. Tất cả các mạch vòng 
điều khiển đều có ảnh hưởng tới độ ẩm giấy. Nên hệ điều khiển sấy là hệ nhiều biến, 
trong phần này ta tiến hành khảo sát hệ có nhiều mạch vòng hoạt động độc lập, coi 
xen kênh là nhiễu. 
 Các yếu tố cần được đảm bảo trong buồng sấy gồm có: 
 - Nhiệt độ khí đầu vào là 1100C với độ ẩm tỷ lệ u=0,001(kg/kg). 
 - Cân bằng khí vào ra Zero Level. 
 - Nhiệt độ điểm sương của buồng duy trì ở mức 600C, nhiệt độ trung bình không 
 khí trong buồng sấy là 750C. 
2.4.2. Mô phỏng động học và điều khiển độ ẩm 
2.4.2.1. Xây dựng mô hình mô phỏng quá trình sấy 
a) Khái quát chung 
 Mục đích của xây dựng mô hình là xác định được đặc tính của độ ẩm giấy từ khi 
 39 
vào cho đến khi ra khỏi buồng sấy, từ đó tìm đáp ứng của độ ẩm giấy với tác động 
thay đổi áp suất hơi và thay đổi quá trình gió nóng, phục vụ cho việc thiết kế điều 
khiển. 
b) Những giả thiết và phương pháp xây dựng mô hình 
- Các quá trình liên quan như: Gia nhiệt gió nóng ổn định, quá trình truyền nhiệt từ 
 hơi vào lô đã ổn định. 
- Xét quá trình ổn định tại điểm làm việc cho đoạn giấy đi qua buồng. 
- Mô hình được xây dựng cho từng lô (theo 4 đoạn), sau đó kết nối đồng bộ chuỗi 10 
 lô (trong buồng sấy thứ hai trong dây chuyền xeo Hình 2.16. 
c) Số liệu mô hình 
 Theo số liệu vận hành thực tế của nhà máy và các số liệu thực nghiệm [1],[2],[3] 
ta có: 
 Thông số Đơn vị tính Giá trị 
Tốc độ xeo m/phút 600 
Định lượng giấy g/m2 50 
Bề rộng khổ giấy m 4 
Đường kính lô m 1.5 
Nhiệt độ gió nóng K 383 
Độ ẩm tỷ lệ kg/kg 0.001 
Lưu lượng gió nóng ở điểm cân bằng kg/s 6,51 
Nhiệt độ mặt lô K 383 
Hệ số truyền nhiệt từ lô vào giấy kW/kg.K KT1= 400 + 955*γ 
Hệ số truyền nhiệt từ gió vào giấy kW/kg.K KT2 = 200 
Kích thước buồng sấy chiều dài x chiều m x m x m 10 x 6 x 6 
rộng x chiều cao 
d) Mô hình mô phỏng 
 Thực chất để mô phỏng hệ sấy chính xác là rất khó khăn vì có nhiều tham số vật 
lý không kiểm soát được, vì vậy khi xây dựng cần chỉnh định các thông số tốc độ bay 
hơi sao cho đảm bảo cân bằng vào ra (vào độ ẩm 20% ra là 5%) cho đúng với thực tế 
 40 
vận hành. Phương pháp mô phỏng là mô tả phương trình vi phân sử dụng Function 
trong Matlab cho một lô theo động học trình bày tại mục (2.1.2), (có 4 giai đoạn) bắt 
đầu từ lô số 1 sau đó kết nối đồng bộ theo tốc độ xeo, lần lượt tới lô số 10. Nguyên tắc 
mô phỏng một lô được trình bày trên Hình 2.17. Gồm đầu vào: Nhiệt độ giấy và độ ẩm 
đầu vào giấy, hệ số chuyển khối K (tra bảng theo kinh nghiệm cho từng giai đoạn của 
các lô [25]); Hệ số và hiệu suất truyền nhiệt, nhiệt độ mặt lô gần đúng không đổi theo 
thông số vận hành (được đảm bảo bởi mạch vòng trong điều khiển áp suất). Thông số 
đầu ra về nhiệt độ và độ ẩm giấy của một lô sẽ là thông số đầu vào lô tiếp theo. Mô 
hình mô phỏng 10 lô được trình bày như (Phụ lục 1). 
 Hình 2.17. Mô hình mô phỏng độ ẩm của một lô 
2.4.2.2. Kết quả mô phỏng 
 Hình 2.18 biểu diễn kết quả đáp ứng tức thời của nhiệt độ giấy qua buồng sấy 
(với giá trị đầu vào 333K). Thực tế khi đo nhiệt độ, ta chỉ nhận được giá trị trung bình, 
bằng việc xử lý tín hiệu tức thời, ta có đáp ứng nhiệt độ trung bình như Hình 2.19. 
 Hình 2.20 là đáp ứng độ ẩm tức thời của giấy với độ ẩm đầu vào là 20%. Thông 
qua xử lý tín hiệu ta nhận được đáp ứng độ ẩm trung bình như Hình 2.21. 
 Hình 2.18. Nhiệt độ tức thời của giấy 
 41 
 Hình 2.19. Nhiệt độ trung bình của giấy 
 Hình 2.20. Độ ẩm tức thời của giấy 
 Hình 2.21. Độ ẩm trung bình của giấy 
2.4.2.3. Nhận xét kết quả mô phỏng 
 Kết quả độ ẩm của đoạn giấy qua buồng đầu vào 20% đạt được giá trị đầu ra là 
5% theo yêu cầu, thể hiện tính toán cân bằng khối lượng, cân bằng năng lượng cho và 
các thông số vật lý cho quá trình sấy (như hệ số truyền nhiệt, tốc độ bay hơi, tốc độ 
thổi của gió nóng vào mặt giấy) là đúng đắn. 
 Đặc tính nhiệt độ tức thời và độ ẩm tức thời của đoạn giấy qua buồng phản ánh 
đúng với các phương trình động học (mục 2.1.2). 
 Đáp ứng nhiệt độ giấy và độ ẩm giấy theo 10 lô là phù hợp với thực tế vận hành 
ở nhà máy. 
 42 
2.4.2.4. Xác định đặc tính và hàm truyền quá trình sấy 
 Như trên đã phân tích, mạch vòng độ ẩm có lượng tác động và hai đại lượng 
nhiễu. Xét hệ tại điểm cân bằng: 
 - Sấy dùng hơi, điều khiển độ ẩm giấy thông qua công suất nhiệt lấy từ hơi 
 lượng tác động là áp suất hơi P* (tín hiệu tỷ lệ với áp suất tại đầu vào lô 
 so với áp suất bình ngưng). 
 - Sấy dùng gió nóng, độ ẩm phụ thuộc vào công suất nhiệt lấy từ gió, lượng 
 tác động là lưu lượng gió Wa1 (với nhiệt độ gió giữ không đổi). 
 - Như vậy mô hình điều khiển độ ẩm giấy khi sấy có hai lượng tác động ( P* 
 *
 và W a1) và một đại lượng cần điều khiển là độ ẩm. 
 Từ trên mô hình mô phỏng ta thay đổi hai lượng tác động sẽ nhận được đáp ứng 
độ ẩm như sau: 
a) Mô phỏng cho hệ hở 
 Hình 2.22. Đáp ứng của độ ẩm với công suất nhiệt sấy từ hơi 
 Giảm công suất nhiệt sấy từ hơi 20%, bằng tác động lên cơ cấu chấp hành van 
cấp hơi [3] ta có đáp ứng trên Hình 2.22. 
 Từ đáp ứng Hình 2.22 nhận dạng bằng Toolbox của Matlab ta nhận được hàm 
truyền: 
 Δγ -0.0009466 -10s
G (s) = = .e 
 P1 ΔP * 45s +1
 43 
 Giảm lưu lượng gió 20%, bằng tác động lên quạt, nhận được đáp ứng độ ẩm giấy 
trên Hình 2.23. 
 Hình 2.23. Đáp ứng của độ ẩm với gió vào 
 Từ đáp ứng Hình 2.23 nhận dạng bằng Toolbox của Matlab ta được hàm truyền: 
 Δγ -0.000572 -18s
GP2 (s) = = .e 
 ΔWa1 * 20s +1
 Tăng độ ẩm đầu vào ∆ 1=+10% nhận được đáp ứng độ ẩm đầu ra trên Hình 2.24 
 Hình 2.24. Đáp ứng của độ ẩm với nhiễu độ ẩm đầu vào 
 44 
 Từ đáp ứng Hình 2.24 ước lượng bằng Toolbox của Matlab ta được hàm truyền: 
  0.01423
Ge 5s
 D1  20s 1
 1 
 Tác động của ảnh hưởng nhiệt độ điểm sương, về bản chất vật lý sẽ làm thay đổi 
hệ số tốc độ bay hơi K, dẫn đến tác động đến độ ẩm đầu ra, rất khó có thể xác định từ 
mô hình vì vậy hàm truyền này lấy số liệu điều chỉnh của nhà máy [3] ta có: 
  0.0001823
 G G e 28.3s
 DT2 d  Ts* 216.3 1
 d 
 Nhận xét: 
 Tác động công suất nhiệt sấy từ gió (độ ẩm tăng từ 0,05 lên 0,068 khi gió giảm 
20%) ảnh hưởng tới độ ẩm lớn hơn so với công suất nhiệt sấy từ hơi (độ ẩm tăng từ 
0,05 lên 0,062 khi hơi giảm 20%), điều này là do hệ số tốc độ bay hơi sấy từ gió lớn 
hơn. Tuy nhiên, công suất sấy từ hơi cấp nhiệt cho giấy vẫn là chính, gió thổi vào mặt 
giấy tạo bay hơi nhanh nhưng vẫn cần dựa trên nền nhiệt của hơi cấp cho giấy. Điều 
này cho ta thấy, nếu thiết kế sấy từ gió tốt sẽ giảm được công suất hơi (tức là tiết kiệm 
được năng lượng hơi, lưu ý năng lượng hơi chiếm 2/3 năng lượng cho sản xuất giấy). 
Quán tính sấy từ hơi chậm hơn so với sấy từ gió, do qua nhiều quá trình truyền nhiệt 
(từ hơi đến lô, từ lô đến giấy). Thời gian trễ của gió lớn hơn so với hơi, do trễ vận 
chuyển của gió lớn. 
 Kết quả mô phỏng thu được gần sát với đặc tính thí nghiệm Open Test của dây 
chuyền 2 nhà máy giấy Bãi Bằng. Do vậy, việc mô phỏng vật lý quá trình sấy gần 
đúng có thể chấp nhận được. 
b) Mô phỏng cho hệ kín 
 Từ hàm truyền thu được ta thiết lập mạch vòng điều khiển độ ẩm, với mục đích 
xác định tính ổn định khi tác động của nhiễu. 
 - Xác định tham số PID theo Toolbox của Matlab ta được đáp ứng như Hình 
 2.25. 
 - Ta khảo sát sự thay đổi các đại lượng vật lý trong buồng khi thay đổi lượng 
 gió tác động Wa1 theo hàm truyền Gp2. 
 - Tác động của nhiễu độ ẩm đầu vào ∆ 1 với hàm truyền nhiễu GD1 xác định 
 từ mô hình. 
 - Tác động nhiễu nhiệt độ điểm sương ∆T*d. 
 45 
 Hình 2.25. Sơ đồ khối hệ điều khiển độ ẩm xây dựng trên Matlab 
* Kết quả mô phỏng 
 Hình 2.26. Đáp ứng của hệ điều khiển độ ẩm 
 46 
 Nhận xét: 
 Khi hệ làm việc ổn định tại điểm cân bằng, nếu tăng nhiễu độ ẩm đầu vào, làm 
cho độ ẩm của giấy ra tăng, mạch vòng độ ẩm tác động làm tăng ∆P* kéo độ ẩm về 
điểm làm việc. Khi tăng lưu lượng gió nóng W*a1 =10% cấp vào buồng sấy làm cho 
độ ẩm của giấy ra giảm, mạch vòng độ ẩm tác động giảm ∆P* kéo độ ẩm về điểm làm 
việc. Nhiệt độ điểm sương ∆T*d=10% tác động nhiều đến độ ẩm tăng. Điều này cho 
thấy hoạt động ổn định của mạch vòng điều khiển và có giảm được nhiễu. 
2.4.3. Mô phỏng động học và điều khiển Zero level 
 Xuất phát từ phương trình (2.12) và cấu trúc điều khiển Hình 2.8 ta xây dựng 
được mô hình mô phỏng như Hình 2.27. Thông số tính toán mô hình lấy từ thực tế vận 
hành tại nhà máy giấy Bãi Bằng [1],[2],[3]. 
 Wa1 = 6.51(kg / s) ; 
 Wbh = 0.48(kg / s) ; 
 2
 Cv = 0.095(m ) ; 
 ν = 0.857m3 / kg ; 
 T = 7500 C = 248 K . 
 Điểm ZL (1,6m so với mặt sàn thao tác) tương ứng với mặt trên của lô dưới. 
2.4.3.1. Mô hình hóa 
 Hình 2.27. Sơ đồ khối hệ điều khiển Zero - level xây dựng trên Matlab 
 47 
2.4.3.2. Kết quả mô phỏng 
 Hình 2.28. Đáp ứng của hệ điều khiển Zero level 
2.4.3.3. Nhận xét kết quả mô phỏng 
 Hệ ổn định tại điểm Zero Level. 
 Khi nhiễu Wa2 tác động tăng dẫn đến áp suất tại ZL giảm, tức áp suất âm (do 
điểm áp suất âm dâng lên, hệ điều khiển tác động (tăng Wa1) áp suất tại điểm ZL về 
điểm ổn định bằng không. Khi nhiễu Wa2 giảm áp suất tại điểm ZL, tức áp suất dương 
(do điểm áp suất không bị kéo xuống), hệ điều khiển tác động giảm Wa1 điểm ZL ổn 
định về không. 
 Ảnh hưởng của Wbh khi khảo sát ít (do khối lượng nhỏ) thay đổi nên trong giao 
diện không thể hiện.Đáp ứng của áp suất rất nhạy. 
2.4.4. Mô phỏng động học và điều khiển nhiệt độ điểm sương 
 2.4.4.1. Sơ đồ mô phỏng điều khiển nhiệt độ điểm sương (như phụ lục 3) 
2.4.4.2. Mô phỏng 
 Thông số mô phỏng: 
 SH0 = 0.15 kg / kg; W a20 = 4.75(kg / s)
 o
 T0 = 75 C; m = 120(kg)
 00
 C = 1005(J / kg.( C + 273));Cn = 1872(J / kg.( C + 273))
 48 
 0 0 0
 Td = 60 C;T n = 75 C;T a1 = 110 C
 Wa10 = 3,25kg / s; W bh0 = 1.5kg / s; W a2 = 9.31(kg / s)
a) Mô phỏng hệ thống hở 
 (a) 
 (b) 
 (c) 
 (d) 
 Hình 2.29. Sự thay đổi của nhiệt độ điểm sương 
 Xét hệ đang làm việc ở điểm cân bằng, dựa trên các mô hình động học nhiệt độ 
Hình 2.12 mô hình động học độ ẩm tỷ lệ Hình 2.13, mô hình tính toán nhiệt độ điểm 
sương Hình 2.14, ta khảo sát các đáp ứng hệ hở: 
 49 
- Dựa trên mô hình động học độ ẩm tỷ lệ Hình 2.13, mô hình động học nhiệt độ điểm 
 sương Hình 2.14, ta thay đổi giảm lưu lượng gió hút ∆Wa2 độ ẩm tỷ lệ thay đổi ta 
 được ∆SH% (Đáp ứng Hình 2.27a) dẫn đến nhiệt độ điểm sương thay đổi Hình 
 2.27b. 
- Dựa trên mô hình động học nhiệt độ không khí của buồng Hình 2.12, mô hình động 
 học nhiệt độ điểm sương Hình 2.14 ta thay đổi giảm lưu lượng gió nóng ∆Wa1 độ 
 ẩm tỷ lệ thay đổi ta được ∆Td (Đáp ứng Hình 2.29c) dẫn đến nhiệt độ điểm sương 
 thay đổi Hình 2.29d. 
 Các đáp ứng trên Hình 2.29 (hệ hở) cho thấy động học phản ảnh đúng tính chất 
vật lý của hệ. 
b) Mô phỏng hệ thống kín 
- Xác định tham số PID theo Toolbox của Matlab ta được đáp ứng như Hình 2.30. 
- Ta khảo sát sự thay đổi các đại lượng vật lý trong buồng khi thay đổi điểm đặt ΔTd 
 và xét ảnh hưởng của nhiễu Wa2 và Wbh. 
2.4.4.3. Kết quả mô phỏng 
a) Đáp ứng theo lượng đặt nhiệt độ điểm sương ∆Td =±10% 
 (1) 
 (2) 
 (3) 
 (4) 
 Hình 2.30. Đồ thị đáp ứng với thay đổi lượng đặt ∆Td =±10% 
 Trên Hình 2.30 biểu diễn các đáp ứng, cụ thể: Khi thay đổi lượng đặt Td = 
±10%, ta có các đại lượng vật lý trong hệ biến đổi theo dạng đồ thị trên Hình 2.30. 
 50 
 Trong đó: 
 Đồ thị 1 là thay đổi lượng đặt nhiệt độ điểm sương ∆Td =±10%; 
 Đồ thị 2 là đáp ứng của lưu lượng gió hút Wa2; 
 Đồ thị 3 tương ứng biến thiên của độ ẩm %RH; 
 Đồ thị 4 nhiệt độ trung bình trong buồng sấy. 
b) Đáp ứng với nhiễu ∆Wa1 và ∆ Wbh 
 Ta khảo sát đáp ứng của các nhiễu Wa1, Wbh như Hình 2.31. 
 Đồ thị 1 là nhiệt độ điểm sương tính đơn vị % 
 Đồ thị 2 là lưu lượng gió hút ra, ∆Wa2(%) 
 Đồ thị 3 là lưu lượng nước bay hơi, ∆Wbh (%) (Tác động vào thời điểm t=200) 
 Đồ thị 4 là lưu lượng gió vào, ∆Wa1 (%) (Tác động vào thời điểm t=600) 
 Đồ thị 5 là độ ẩm tương đối, %RH 
 Đồ thị 6 là nhiệt độ, T (0C) 
 (1) 
 (2) 
 (3) 
 (4) 
 (5) 
 (6) 
 Hình 2.31. Đồ thị đáp ứng với nhiễu Wa1 và Wbh 
 51 
2.4.4.4. Nhận xét 
a) Đáp ứng theo lượng đặt nhiệt độ điểm sương 
 Khi tăng lượng đặt của nhiệt độ điểm sương, do khả năng bay hơi của nước từ 
giấy giảm dẫn đến nhiệt độ bên trong buồng sấy giảm theo, và ngược lại. 
 Khi giảm lượng đặt cho nhiệt độ điểm sương, Quạt Wa2 tăng công suất để tăng 
lượng hơi nước đưa ra bên ngoài, độ ẩm của không khí trong buồng giảm xuống và 
ngược lại. 
 Đáp ứng phù hợp với thực tế vận hành trong nhà máy. 
b) Đáp ứng với nhiễu ∆Wa1 và ∆Wbh 
 Khi giảm Wa1 xuống thì nhiệt độ trong buồng giảm dẫn đến độ ẩm tương đối của 
không khí trong buồng tăng lên theo nên nhiệt độ điểm sương trong buồng thay đổi rất ít. 
 Khi tăng Wbh, độ ẩm trong buồng (đồ thị 5) tăng lên, nhiệt độ điểm sương cũng 
tăng theo. Để đảm bảo cân bằng khí vào - ra trong buồng sấy, bộ điều khiển tác động 
Wa1 tăng lên làm tăng nhiệt độ trong buồng. Bộ điều khiển tác động Wa2 tăng lên làm 
giảm độ ẩm không khí trong buồng. Do đó, nhiệt độ điểm sương cũng giảm theo. 
2.4.5. Kết luận chương 2 
 Từ việc phân tích cơ chế và quá trình sấy, ta đã xây dựng động học quá trình sấy 
cho mô hình buồng sấy 10 lô. Kết quả mô phỏng cho thấy phù hợp về ý nghĩa vật lý và 
thực tế vận hành. Tác động sấy từ gió rất hiệu quả, làm độ ẩm giấy giảm nhanh, như 
vậy buồng sấy đối lưu theo công nghệ mới sẽ giảm được tiêu thụ công suất hơi. Từ mô 
hình mô phỏng, cho tác động của nhiễu đầu vào được mô hình điều khiển quá trình sấy 
với hai lượng tác động và một đại lượng cần điều khiển. Với mô hình điều khiển này 
có thể dùng để thiết kế điều khiển cho hệ thống sấy. 
 Đã xây dựng được động học nhiệt độ điểm sương; ảnh hưởng của lưu lượng nước 
bay hơi, lưu lượng gió nóng thổi vào buồng và nhiệt độ trong buồng sấy, tới nhiệt độ 
điểm sương trong buồng sấy giấy; Thiết lập cấu trúc điều khiển và mô phỏng điều 
khiển quá trình nhiệt độ điểm sương, đáp ứng thu được phù hợp với thực tế vận hành. 
 52 
 Chương 3. HỆ ĐIỀU KHIỂN ĐA BIẾN BUỒNG SẤY GIẤY 
  0.01423
Ge Trong Chương 2 đã5s nghiên cứu riêng rẽ ba mạch vòng: Điều khiển độ ẩm, điều 
 D1  20s 1
khiển cân1 bằng gió vào - ra và điều khiển nhiệt độ điểm sương trong đó các ảnh hưởng 
xen kênh giữa ba mạch vòng với nhau coi như là nhiễu tác động. Nội dung chương này 
sẽ phân tích và xây dựng động học, điều khiển hệ với cấu trúc điều khiển đa biến, từ 
đó khảo sát tác động xen kênh và thiết kế điều khiển đảm bảo độ ẩm giấy theo yêu cầu. 
3.1. Khái quát cấu trúc điều khiển của các mạch vòng 
3.1.1. Mạch vòng điều khiển độ ẩm 
 Đại lượng cần điều khiển là độ ẩm, đại lượng tác động thứ nhất là áp suất hơi và 
đại lượng tác động thứ hai là lưu lượng gió nóng có hàm truyền đã ước lượng ở mục 
2.4.1.4. 
  0.0009466 10s
GeP1 
 Ps* 45 1 
  0.000572
Ge 18s
 P2 W * 20s 1
 a1 
  0.0001823
Ge 28.3s
 Td 
 Tsd * 216.3 1
 GTd-γ
 Cấu trúc điều khiển trình bày trên Hình 3.1 trong đó Gc1 là hàm truyền bộ điều 
khiển PID 
 ΔTd *
 Δγ *
 1 GD1
 + Δγ
 ΔP* - +
 ΔSP G G
 γ + - c1 P1
 ΔU1 -
 ΔWa1 * Gp2
 Hình 3.1. Mạch vòng điều khiển độ ẩm giấy 
 53 
3.1.2. Mạch vòng cân bằng gió vào – ra (Zero Level) 
 Hệ điều khiển Zero level có đại lượng cần điều khiển là áp suất tại ZL, đại lượng 
tác động là lưu lượng gió nóng ∆Wa1, nhiễu tác động là lưu lượng nước bay hơi ∆Wbh 
do biến thiên độ ẩm đầu ra ∆γ và lưu lượng gió thải ∆Wa2. Ngoài ra có lượng khí giả 
lọt vào buồng sấy Wkk theo (2.29). Từ cấu trúc điều khiển mục (2.2) và mô hình mô 
phỏng Hình 2.25, xác định hàm truyền của hệ : 
 ΔW 0.0651
G =a1 = e-4s
 Wa1 
 ΔU2 5s +1
 ΔW
 a2 0.0951 -15s
G = = e 
 Wa2
 ΔU3 9s +1
 ΔW 333 -3s
G =bh = e 
 Wbh Δγ 5s +1
 Cấu trúc điều khiển mạch vòng ZL được trình bày trên Hình 3.2 
 Δγ GWbh
 ΔU +
 2 + K ΔZL
 ΔSP Gc2 GWa1
 ZL + - - s
 +
 ΔWa2 * GWa2 Gkk
 Hình 3.2. Mạch vòng điều khiển cân bằng gió ZL 
 Cấu trúc mạch vòng điều khiển ZL có: 
 - Hàm truyền quá trình là khâu tích phân (xem 2.2), 
 - Hàm truyền cơ cấu chấp hành là GWa1 với tín hiệu điều khiển là ∆U2, 
 - Hàm truyền nhiễu tác động xen kênh từ mạch vòng nhiệt độ điểm sương 
 G∆Wa2 với lượng điều khiển ∆U3, 
 - Hàm truyền của nhiễu xen kênh từ mạch vòng độ ẩm GWbh với đại lượng 
 đầu vào là biến thiên độ ẩm đầu ra của giấy ∆ . 
 - Lưu lượng ∆Wkk tác động tùy thuộc vào giá trị áp suất tại NP. 
 - Bộ điều khiển Gc2 là bộ điều khiển PID. 
 54 
3.1.3. Mạch vòng nhiệt độ điểm sương của buồng sấy 
 Từ cấu trúc điều khiển mục (2.3) và mô hình mô phỏng Hình 2.27 ta tiến hành 
ước lượng các hàm truyền trên Hình 3.3. 
 GD1
 ΔU ΔW *
 3 a2 + ΔTd
 ΔSP G G G -
 + - c3 Wa2 P3 +
 ΔWa1 * GD2
 Hình 3.3. Cấu trúc điều khiển mạch vòng nhiệt độ điểm sương 
 ΔWa2 ΔT d 0.0951-15s -6.56 -30s
 G G = = e . e 
 Wa2 P3 Δγ
 ΔU3 ΔW a2 9s +1 208s +1
 ΔTd 0.0128 -22s
 GD2 = = e 
 ΔWa1 * 198.5s +1
 ΔT 410
 G =d = e-30s 
 D3 Δγ 200s +1
Trong đó: 
 Biến cần điều khiển ΔTd; 
 Biến điều khiển ΔWa2* với tín hiệu điều khiển ∆U3 tác động lên quá trình Gp3; 
 Tác động nhiễu xen kênh từ mạch vòng ZL là lưu lượng gió nóng ΔWa1, 
 Tác động nhiễu xen kênh từ mạch vòng độ ẩm là Δγ 
3.2. Xây dựng cấu trúc điều khiển đa biến 
 Chương 2 đã nghiên cứu riêng rẽ từng mạch vòng coi tác động xen kênh là nhiễu 
và đã xác định được các hàm tác động xen kênh. Tuy nhiên trong vận hành hệ là thể 
thống nhất nên cần phân tích hệ điều khiển buồng sấy là hệ đa biến. 
 Ta xét kết nối ba mạch vòng: Điều khiển độ ẩm giấy, điều khiển Zero level, điều 
khiển nhiệt độ điểm sương có tác động xen kênh theo cấu trúc đa biến tổng quát trên 
Hình 3.4. 
 55 
 1
 GD1
 G31
 + ΔP*
 γSP G Quá trình độ ẩm Độ ẩm
 - C1
 G21
 G12
 + ΔWa1 * Zero 
 ZL G Quá trình Zero level
 SP - C2 Level
 G32
 Wa2
 G13 Nhiệt 
 Quá trình nhiệt độ 
 DP + G độ điểm 
 SP C3 điểm sương
 - ΔWa2 *
 G23 sương
 Hình 3.4. Cấu trúc điều khiển đa biến buồng sấy giấy 
 - Giữa mạch vòng điều khiển độ ẩm và điều khiển cân bằng gió vào - ra (ZL) có 
 tác động xen kênh là: Lượng điều khiển của mạch vòng ZL là Wa1 (lưu lượng 
 gió nóng vào) có tác động lên mạch vòng độ ẩm ta gọi nó là hàm truyền G21, đại 
 lượng đầu ra của mạch vòng độ ẩm γ sẽ sinh ra lưu lượng nước bốc hơi Wbh sẽ 
 tác động lên mạch vòng ZL ta gọi đó là G12. 
 - Giữa mạch vòng điều khiển độ ẩm và mạch vòng nhiệt độ điểm sương: Đại 
 lượng ra γ sẽ sinh ra Wbh gây nên độ ẩm tương đối %RH tác động lên nhiệt độ 
 điểm sương ta gọi đó là G13. Nhiệt độ điểm sương sẽ ảnh hưởng tới hệ số bay 
 hơi Kbh, nhiệt độ điểm sương càng lớn gần với nhiệt độ trung bình của buồng 
 thì khả năng bay hơi nước từ giấy càng giảm, ta gọi tác động xen kênh đó là 
 G31. 
 - Giữa mạch vòng ZL và mạch vòng nhiệt độ điểm sương: Đại lượng điều khiển 
 mạch vòng nhiệt độ điểm sương Wa2 tác động sẽ làm mất cân bằng ZL ta gọi 
 G32 và ngược lại đại lượng điều khiển ZL là Wa1 tăng sẽ làm cho nhiệt độ điểm 
 sương tăng. Ta gọi G23. 
 Từ lý luận trên dẫn đến ta cần xây dựng hệ điều khiển đa biến cho buồng sấy trên 
Hình