Multivariable model predictive controller design for an industrial distillation column
Endüstriyel bir damıtma kolonu için çok değişkenli model öngörümlü denetleç tasarımı
- Tez No: 119171
- Danışmanlar: PROF. DR. CANAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Damıtma, Model Öngörümlü Denetleç, Çok Değişkenli Denetim, Kısıtlı Denetim. vı fjc YtmsmûĞsıgnM tcuttuuı, Distillation, Model Predictive Control, Multivariable Control, Constrained Control. IV
- Yıl: 2002
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
oz ENDÜSTRİYEL BİR DAMITMA KOLONU İÇİN ÇOK DEĞİŞKENLİ MODEL ÖNGÖRÜMLÜ DENETLEÇ TASARIMI Dokucu, Mustafa Tekin Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Canan Özgen Haziran 2002, 148 sayfa Model öngörümlü Denetim (MÖD) tekniğinde, sistemin uygun bir modeli kullanılarak bir tahmin ufku boyunca gelecek çıktılarının değerleri, her denetim anmda hesaplanır ve bu değerler kullanılarak gelecekteki hataları en aza indirecek denetim sinyalleri hesaplanır. MOD, gürbüzlüğü, kolayca uygulamaya geçirilebilmesi, ve sistem kısıtlamaları gözönüne alınarak oluşturulmuş olmasından dolayı başarılıdır.Bu çalışmada, yüksek basınçta çalışan çok bileşenli endüstriyel bir damıtma kolonunun dinamik modeli geliştirilmiştir. Kolon propan, n-butan, i-butan ve i-pentan'dan oluşan bir gaz karışımından propanı %96 saflıkta, bütanı ise %63 saflıkta ayrıştırmak üzere tasarlanmıştır. Ayarlanan değişkenler (kaynama hızı ve geri akış oranı) ve denetlenen çıktılar (alt ve tepe ürün derişimleri) arasında gözlemlenen yüksek etkileşim çok girdili-çok çıktılı bir denetleç gerektirmiştir. Bu sebeple sistem üzerindeki kısıtlamaları da göz önüne alan, karesel bir objektif fonksiyona sahip, sistemin adım tepkisi modelini kullanan çok girdili-çok çıktılı MÖD tarzı bir denetleç tasarlanmıştır. Tasarlanan denetlecin performansı kısıtlı ve kısıtsız durumlar için bozan etkenlere ve ayar noktası değişimlerine karşı doğrusal olmayan dinamik benzetim kullanılarak incelenmiştir. Denetlecin kısa sürede bozan etken etkisini giderdiği ve ayar noktasını takip ettiği gözlemlenmiştir. Sistem benzetimi denetlecin gürbüzlüğünü test etmek amacıyla değiştirilmiş ve MOD 'in artık o sisteme ait olmayan adım tepkisi modeliyle de kolonu denetleyebildiği gözlemlenmiştir. Tasarlanan denetleç kodu, ayar parametrelerinin denetim sırasında, istenilen anlarda değiştirilebilmesi için geliştirilmiştir. Adaptasyon algoritması üzerinde yapılan ön çalışmalar, bu gelişimin umut vaadettiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT MULTIVARIABLE MODEL PREDICTIVE CONTROLLER DESIGN FOR AN INDUSTRIAL DISTILLATION COLUMN Dokucu, Mustafa Tekin M.S., Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Canan Özgen June 2002, 148 pages Model Predictive Control (MPC) is a control scheme in which the controller calculates the future behavior of the system using a model and determines the future manipulated inputs that minimize the future errors for a given target. Major advantages of these controllers are their flexibility in constraint handling, their robustness, and ease in their practical implementation. In this study, the dynamic model of an industrial multi-component high pressure distillation column is developed. The column separates propane from a iiimixture of propane, n-butane, i-butane, and i-pentane with a desired top product purity of 96% and a bottom product purity of 63%. The high interaction between the manipulated variables (reflux flowrate and boilup rate) and the controlled outputs (top and bottom product purities) necessitates a Multi Input Multi Output (MIMO) control strategy. Thus, a multivariable predictive controller utilizing a quadratic objective function and a step response model, is designed satisfying the operational input and output constraints. The designed MP controller is tested for both disturbance rejection and set- point tracking for the constrained and unconstrained cases, using the nonlinear column simulation model. It is found that, the MP controller tracks the setpoint changes and rejects the disturbances in a reasonably short amount of time. MP controller performs fine in the presence of uncertainties in the plant model, depicting the scheme's robustness. The controller simulation code is then modified so that the tuning parameters can be adapted online during the operation. The preliminary studies on adaptation algorithm reveals that, this development is worth for further considerations.
Benzer Tezler
- An artificial neural network estimator design for the inferential model predictive control of an industrial multi-component distillation column
Endüstriyel çok bileşenli bir damıtma kolonunun algısal model öngörümlü denetimi için bir yapay sinir ağlı tahmin edici tasarımı
ALMİLA BAHAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANAN ÖZGEN
- Model öngörülü kontrol ve bir endüstriyel model öngörülü kontrol uygulaması
Model predictive control and an industrial model predictive control application
SERDAR ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Design of an intelligent boost pressure controller for a series sequential turbocharged diesel engine
Seri bağlı aşırı doldurma sistemine sahip dizel motorlar için akıllı manifold basıncı kontrolcüsü tasarımı
MUSTAFA ENGİN EMEKLİ
Doktora
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLİN AKSUN GÜVENÇ
- Determination of parameter regions for diagonal dominance and stability of MIMO systems
MIMO sistemlerin köşegen baskınlığı ve kararlılığı için parametre bölgelerinin belirlenmesi
İLHAN MUTLU
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ
- Bir robotik manipülatörün eklem ve kartezyen esaslı öngörülü kontrolu
Joint and cartesian based predictive control of a robotic manipulator
RECEP KAZAN