Hệ thống điều khiển theo nguyên lý độ lệch được hoạt động như sau. Lấy ví dụ trên Hình 1-3. Biến được điều khiển (h) (mực nước trong két) thường xuyên được đo và chuyển tín hiệu tới bộ điều khiển. Tại đây, nó được so sánh với giá trị mong muốn (hr) của biến được điều khiển (h) (mực nước), cho ra độ lệch e(t) = hr - h. Bộ điều khiển sẽ căn cứ vào độ lệch này mà chế ra tín hiệu tác động điều khiển u(t) để gửi tới cơ cấu thực hiện nhằm điều tiết mức cân bằng năng lượng / vật chất v.v. theo hướng duy trì biến được điều khiển về giá trị gần với giá trị cho trước. Giả sử mực nước trong két tăng lên cao hơn mức mong muốn (hr), độ lệch e(t) = hr - h < 0, khối chế biến tín hiệu sẽ gia cong tín hiệu u(t) làm đóng bớt van nước cấp lại. Do đó, mực nước trong két sẽ thấp xuống trở lại. Như vậy, tổng quát, bộ điều khiển hoạt động theo nguyên lý độ lệch luôn đo giá trị thực của biến được điều khiển y(t), rồi biến đổi giá trị này thành c(t), rồi so sánh giá trị đó c(t) với giá trị cho trước ( r) để tìm ra độ lệch e(t) = r - c(t). Khối chế biến tín hiệu điều khiển sẽ chế biến tín hiệu độ lệch e(t) thành tín hiệu tác động u(t) theo một quy luật nào đó, ví như tỷ lệ, u(t) = Kp x e(t), để tác động vào nguồn cấp / thoát năng lượng / vật chất cho hệ theo hướng làm cho hệ thống cân bằng năng lượng / vật chất trở lại, nhờ đó mà giá trị thực của biến được điều khiển y(t) có xu hướng phục hồi lại giá trị ban đầu, hoặc thay đổi được theo sự thay đổi của giá trị cho trước ( r).

Nhận xét

Bộ điều khiển hoạt động theo tín hiệu độ lệch e(t), vậy phải có e(t) thì hệ mới hoạt động, mà muốn có độ lệch thì phải chờ cho có tác động thực của sự mất cân bằng năng lượng cấp / thoát của đối tượng được điều khiển, do vậy có tính trễ trong hoạt động điều khiển.

Do thường xuyên đo giá trị của biến được điều khiển cho hoạt động điều khiển, cho nên biến được điều khiển thường xuyên được giám sát và điều khiển khá kịp thời, cho nên không ra các sai lệch lớn giữa biến được điều khiển và giá trị mong muốn của nó, e(t) = r - c(t). Vì vậy, bộ điều khiển này hoạt động khá tin cậy, nguyên lý cấu tạo đơn giản, đáp ứng khá tốt, và có thể dùng độc lập được.

Hình 1-5: Sơ đồ khối minh họa một hệ điều khiển theo độ lệch (có phản hồi)

Sơ đồ khối của một hệ điều khiển theo độ lệch (có phản hồi) được thể hiện trên Hình 1-5. Trong đó, mạch cảm biến chính (đo và biến đổi chuẩn giá trị của biến được điều khiển) là mạch khép kín sơ đồ khối của hệ thống.

Điều khiển tự động, Bùi Hồng Dương