Lâm Thiện Tín * , Võ Minh Trí Nguyễn Chánh Nghiệm

* Tác giả liên hệ (tinlamthien@gmail.com)

Abstract

The article presents a method of establishing and optimizing the industrial liquid level control system with fuzzy logic controller.   Based on actual operating characteristics of the system indicate that it has a nonlinearity, strong inertia and high delay within operation, the fuzzy logic controller is designed and modified appropriately to ensure effectiveness of control system. Experiments on industrial liquid level control system model indicate efficiency of fuzzy logic controller, based on the evaluation of quality criteria on rising times, settling times, steady-state errors and minimum power consumption during continuous operation. Besides, the system stability is verified by quick response ability, precision and stability according to reference signal under change of disturbances on the control system.
Keywords: Fuzzy logic controller(FLC), PID controller, industrial liquid level control system, single input-single output (SISO), actuator control valve

Tóm tắt

Bài báo trình bày phương pháp thiết lập và tối ưu hệ điều khiển mực chất lỏng công nghiệp với bộ điều khiển mờ. Trên cơ sở các đặc tính vận hành thực tế của hệ thống cho thấy hệ thống có tính chất phi tuyến, độ quán tính lớn và độ trễ khi vận hành, bộ điều khiển mờ được thiết kế và tinh chỉnh một cách phù hợp nhằm đảm bảo hiệu quả điều khiển. Kết quả thực nghiệm trên mô hình hệ điều khiển mực chất lỏng công nghiệp cho thấy hiệu quả của bộ điều khiển mờ, dựa trên việc đánh giá các chỉ tiêu chất lượng về thời gian tăng, thời gian đáp ứng, sai số xác lập và mức năng lượng tiêu hao tối thiểu trong thời gian vận hành liên tục. Ngoài ra, sự ổn định của hệ thống được kiểm chứng qua khả năng đáp ứng nhanh, chính xác, ổn định theo tín hiệu điều khiển dưới sự thay đổi của nhiễu vào hệ thống.
Từ khóa: Bộ điều khiển mờ, bộ điều khiển PID, hệ điều khiển mực chất lỏng công nghiệp, một ngõ vào-một ngõ ra (SISO), van điều khiển điện-khí nén

Article Details

Tài liệu tham khảo

D.V.L.N.Sastry, B.Anil Kumar, Kameswara Rao Pedada and G.S.S.S.S.V.Krishna Mohan, 2014. Tuning of fractional order pid controller for interacting systems by different methods. 21/3: 19-24.

Er, M.J. and Y.L. Sun, 2001. Hybird fuzzy proportional-intergral plus conventional derivative control of linear and nonlinear systems. IEEE Transacions on Industrial Electronics. 48/6: 1109-1117.

Fisher, 2005. Control Valve Handbook. Fourth Edition. Fisher Controls International. USA, 297 pages.

Heidar A.Malki and Chukwuma G.Umeh, 2000. Design of a Fuzzy Logic-Based level Controller. Journal of Engineering Technology. 17/1: 32-38.

Hoàng Minh Sơn, 2009. Cơ Sở Hệ Thống Điều khiển Quá trình. Nhà Xuất bản bách khoa Hà Nội. Hà Nội, 500 trang.

Huaizhong C., 2012. Research to the Liquid Level Control of Water Tank Based on Fuzzy Immune PID Controller. Mechanics and Materials. 155-156: 1232-1238.

Johnson M.A. and M.H. Moradi, 2005. PID Control – New Identification and Design Methods. Springer-Verlag London Limited. USA, 558 pages.

Kanagaraj N., P. Sivashanmugam and S. Paramsivam, 2008. Fuzzy coordinated PI controller: application to the real-time pressure control process. Advances in Fuzzy Systems. 2008: 1-9.

National Instruments, 2016. Field Wiring and Noise Considerations for Analog Signal, accessed on Apr 21, 2016. Available from http://www.ni.com/white-paper/3344/en/.

Nguyễn Chí Ngôn, 2008. Tối ưu bộ điều khiển PID bằng giải thuật di truyền. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 2008/9: 241-248.

Nguyễn Chí Ngôn, 2011. Bộ điều khiển PI mờ: Từ thiết kế đến ứng dụng. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 2011/18: 82-92.

Nguyễn Minh Hải and Nguyễn Chí Ngôn, 2013. Nhận dạng hệ điều khiển mực chất lỏng. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ. 27: 37-43.

Singh R. and I. Sen, 2004. Tuning of PID Controller Based AGC System Using Genetic Algorithms. TENCON 2004-IEEE Region 10 Conference, 21-24 November, 2004, Chiang Mai, Thailand. Piscataway, N.J., 531-534.

Ziegler J.G. and N.B. Nichols, 1942. Optimum Settings for Automatic Controllers. ASME Annual Meeting, December 1-5, 1941, New York. ,759-765.