Thiết kế và đánh giá hệ thống điều khiển nhiệt độ pid trên mô hình PCT-M4 48-56

Design and evaluation of a pid temperature control system on the PCT-M4 model

Các Bộ điều khiển PID (Proportional – Integral – Derivative) là tiêu chuẩn vàng trong điều khiển công nghiệp, chiếm hơn 90% ứng dụng, nhờ ưu điểm về cấu trúc đơn giản và dễ hiệu chỉnh [1]. Tuy nhiên, với các hệ thống nhiệt phức tạp, phi tuyến tính và có độ trễ lớn, bộ PID truyền thống vẫn bộc lộ hạn chế về độ chính xác và tốc độ đáp ứng tối ưu [2]. Việc ứng dụng phần mềm PCT-M để thiết kế và tối ưu các bài thí nghiệm điều khiển nhiệt độ bằng phương pháp PID trên mô hình PCT-M4, nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và nghiên cứu khoa học tại Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh. Hệ thống điều khiển PCT-M4 mô phỏng vòng điều khiển công nghiệp thực thụ, phù hợp với các học phần về điều khiển quá trình và kỹ thuật đo lường [10]. Các kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng, bộ PID tối ưu kết hợp cơ chế Anti-windup cho hiệu suất vượt trội so với các chế độ P, PI, và PD, với độ quá điều chỉnh (Overshoot < 5%), sai số tĩnh xấp xỉ bằng không, và thời gian xác lập ngắn (khoảng 42 giây). Phân tích định lượng bằng chỉ số sai số tích phân có trọng số theo thời gian (ITAE) cho thấy bộ PID tối ưu đạt giá trị thấp nhất (616.6), chứng minh hệ thống đạt trạng thái ổn định cực nhanh và sai số tồn tại rất ngắn [5]. Bài báo đã mô phỏng các thí nghiệm chuẩn hóa, có ý nghĩa ứng dụng cao trong đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực điện tử - tự động hóa.