Online processing identification of a heating system
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 75332
- Danışmanlar: PROF. DR. DURSUN ALİ ŞAŞMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1998
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
ÖZET 1970'lerden beri adaptive kontrol stratejileri ve otomatik kontrol büyük ilgi kazanmıştır. Bir çok araştırmacı kimya endüstrisinde var olan kontrol problemlerini çözmek için yeni bir çok özel metotlar geliştirmeye çalışmaktadır. Endüstriyel proseslerde otomatk kontrol kullanımı büyük zaman gecikmeleri, non-lineerlik, karmaşık proses dinamikleri ve diğer kontrol çevrimleri arasındaki etkileşimden ve ölçülemeyen yüklenme değerleri yüzünden zor bir olaydır. Klasik kontrol metotları kullanımı belirtilen bu sorunlardan dolayı memnuniyet verici değildir. Günümüzde sanayiide kullanım alanı geniş olan PID kontrol ediciler iyi sonuç vermesinin yanında aşağıda da belirtildiği gibi bazı sorunlarla karşılaşmaktadır.. Zaman gecikmelerinin etkilerini ortadan kaldıramadığı için kontrol sistemi yavaş davranır.. Klasik bir PID tipi kontrol ediciyi ayarlamak zaman alan bir operasyondur. Deneme yanılma yolu ile yapılır, bu da kimyasal reaksiyon içeren proseslerde istenmeyen bir durumdur.. Katalizör bozunması, üretim hattındaki değişiklikler, ısı değiştiricilerindeki kirlenmeler, sıcaklık algılayıcısındaki gecikmeler, debi ve basınç değişimleri gibi proses dinamiğini etkileyen değişiklikler kontrol edicilerde yeni ayarlamalara neden olur. Kontrol ettiği prosesin dinamiklerindeki değişikliği fark edip, kendi parametrelerini buna göre ayarlayan, ve bu anlamda prosesi tanıyan bir kontrol edici klasik sabit parametreli bir kontrol ediciden daha iyidir. Bu tip bir bakış açısını ilk defa Kalman (1958) çalışmalarında kullanmıştır. Adaptive kontrol edicilerin temelini oluşturan bu çalışmalar sonunda, kullanılan kontrolediciye, Kalman 'Kendi Kendini Optimize Eden Kontrol Sistemleri adını vermiştir. Sunduğu basit kullanım avantajıyla uzman olmayanlarında rahatça kontrol hakimiyeti kurduğu kendinden ayarlı kontrol ediciler (STC), aynı zamanda daha hızlı ve güvenlidir de. Bu çalışmada klasik PID ve Kendinden Ayarlı Genelleştirilmiş Minimum Değişimi Kontrol Edicilerin ana elemanlarının nasıl düzenlenebileceği gösterilmiştir. Ayrıca bu iki ayrı tipteki kontrol edicilerin servo ve regülatör çalışmalarındaki karşılaştırmaları yapılmıştır. Bu çalışmada kullanılan kendiliğinden ayarlı kontrol ediciler üç ana bileşenden oluşmaktadır. İlk olarak bir parametre tahmin edici (Parameter Estimator), ikinci olarak bir kontrol edici (Controller) ve son olarak da tahmin edilmiş proses parametrelerinden kontrol edici parametrelerini hesaplayan bir parametre hesaplayıcısı (Parameter Calculation) bulunmaktadır. Kendiliğinden ayarlanan kontrol ediciler başlangıçta bilinen bir sistem ve tasarım yöntemi ile oluşturulabilirler. Burada bilinen girdi değerlerine karşılık sistemin verdiği çıktılar belirli bir zaman aralığında ölçülerek sistemin transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Kontrol algoritmaları parametre tahmin ediciler kullanılarak bulunabilirler. Parametre tahmin ediciler proses girdi ve çıktısına göre besap yaparlar. Burada tekli giriş tekli çıkış (SISO) sistemleri kendiliğinden ayarlanan ve PID kontrol ediciler kullanılarak incelenmiştir. Gerçek zaman uygulamalarında her yeni data alınışında sistemin transfer fonksiyonu izlenebilir ve bunun içinde geliştirilmiş teknikler mevcuttur. Numunelendirme sırasında data yüklenmesini azaltmak ve sistemi son alınan numunelere XVdaha ağırlık vererek dağerlendirmek için 'unutma faktörü' (Forgetting factor) kullanılmıştır. Bu 0 ile 1 arasında değerlerden oluşmalıdır. Bu sistemdeki unutma faktörü 0.95 ile 0.999 arasında bir değer olarak seçilmiştir. Bu da 20 ila 1000 numunelendirme aralığına eşittir. Kendiliğinden ayarlanan kontrol edicilerin minimum değişimli kontrol algoritmasını kullanmaları son kontrol elemanlarının aşırı şiddetli davranmalarına yol açabilir. Sistemdeki bu elemanlarda aşınma yıpranma ve doygunluk oluşabilir. Kontrol ediciler bazi sınırlandırmalar getirilerek optimize edilebilir. Kendiliğinden ayaralanan kontrol algoritmaları başlıca iki ana grupta incelenebilir. Doğrudan yöntemler ve dolaylı yöntemler olarak adlandırılabilecek bu yöntemlerin arasındaki en önemli fark birincisinde parametre tahmin edicinin kontrol edici parametrelerini doğrudan vermesi, diğerinde ise tahmin edicinin sistem parametrelerini üreterek kontrol edici parametrelerini hesaplamasıdır. Bir prosesin modelinin bilinmesi o sistem için tasarlanacak kontrol edicinin analizi için bir avantajdır. Herhangi bir proses için de model ya fiziksel ya da deneysel yollarla bulunur. Bunlardan ilki ile elde edileni bazı durumlarda mümkün değildir, ya da yeterince hassas değildir, bu nedenle deneysel veriler kullanılarak sistem parametreleri belirlenmelidir. Uyarlamalı kontrolde kontrol kanununun tesbiti parametre tahmininden (sistem tanımlanmasından) sonra ikinci temel aşamadır. Uyarlamalı kontrol mekanizmalarının tasarımında iki kademe vardır. Bunlardan ilki, sistem üzerinde olabildiğince deney yaparak eksik bilgileri tamamlamaktır (of-line). İkincisi proses parametrelerinin tahminlerine bağlı olarak kontrol edici parametrelerinin sürekli olarak ayarlandığı mekanizmadır (on-line). XVIBu çalışmada yavaş cevap veren bir sistem deneysel yollarla tanımılanmış ve birinci derece bir sistem elde edilmiştir. Elde edilen sistemin parametreleri hem Cohen ve Coon hem de nümerik hesaplama yöntemi ile iki ayrı şekilde bulunmuştur. Bunlardan ilki PID kontrol edicisinin parametrelerinin belirlenmesinde diğerleri de uyarlamalı kontrolde kullanımıştır. PID kontrol edicisi için kullanılan parametreler sistem için uygun cevabı verememiştir, ama bunlar iyi başlangıç değerleri olmuştur. Bu deneyde kullanılan sistem, 4.0 kW gücünde, boşluk hacmi küçük olan (yaklaşık 0.4 I) tüp rezistanslı bir ısıtıcı ile bunun giriş ve çıkış hattına yerleştirilmiş bir yan iletken sıcaklık algılayıcısından oluşmaktadır. Bu sıcaklık algılayıcısı 0-100 °C aralığında çalışan 4-20 mA lik bir sıcaklık ileticisine bağlıdır. Yapılan deneylerde çeşitli kontrol edici filtreleri incelenmiş, gerekli filtre parametreleri tesbit edilmiş sisteme çeşitli bozan etkenler yüklenerek birinci mertebeden bir sistemin kendiliğinden ayarlı Genelleştirilmiş minimum değişimli kontrol edicilere verdiği cevaplar elde edilmiş ve bir sıcaklık kontrolü için kullanılabilecek filtre ayar değerleri belirlenmeye çalışılmıştır. Kontrol edici filtre değerinin istenen ayar değerine bağlı olarak değişken halde olması sistem için en uygun cevabı vermiştir. Sistemin servo ve regülasyon kontrolü zaman-oransal kondaktör modülü ile gerçekleştirilmiştir. Bu durum sistemde gürültülerin daha fazla olmasına yol açmış, buna rağmen istenen ayar değerine kabul edilebilir hatalarla yaklaşıldığı, kontrol edici girişlerinin proses çıktıları ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen PID kontrol edici sonuçları ile Kendiliğinden Ayarlanan Genelleştirilmiş Minimum Değişimli Kontrol Edici'nin sonuçları karşılaştırılmış, klasik PID tipi bir kontrol edicinin parametre ayarlamasından sonra daha hızlı XVIIve kabul edilebilir sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Ancak bu durum deneylerin sistem dinamiğinde değişimlere neden olacak kadar uzun sürmemesi, ve böylece PID kontrol edicisinin parametrelerinde ayarlamaya gidilmemesi durumunda söz konusu olmuştur. Herhangi bir değişim durumunda Kendiliğinden Ayarlanan Genelleştirilmiş Minimum Değişimli Kontrol Edici'nin avantajları kendini açıkça gösterecektir. Kendiliğinden Ayarlanan Genelleştirilmiş Minimum Değişimli Kontrol Edici'nin regülatör çalışma sırasında bozan etkendeki %60'lık değişimlerde bile sistemi kararlı halde tuttuğu gözlemlenmiştir. Bu çalışma sonunda uzman olmayanların da çok daha karmaşık ve sorunlu sistemlerin kontrolünde kullanabileceği ve parametre tahmini sayesinde prosesin daha iyi tanınabileceği elde edilen modele bilinen bozan etkenler göz önüne alınarak ileri beslemeli kontrol adımlarının da eklenmesi ile klasik kontrol edicilerden cok daha iyi bir kontrol sağlama imkanı olduğu görülmüştür. XV111
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In recent years there has been extensive interest on feedback control systems that automatically adjust their controller settings to compensate for changes in the process or the environment. Such systems are referred to adaptive controllers. Using a conventional control scheme is often not very satisfactory. In spite of having large usage in the industry, fixed parameter PID control algorithm suffers from many draw backs such as the ones listed below.. Time delays cannot be handled properly.. Physical constraints of a process cannot be incorporated in the control algorithm.. Tuning of a conventional controller loop is usually time consuming operation. In the absence of a mathematical model, tuning of a PID controller is performed on-line by an iterative experimental approximation like trial and error. The mathematical modeling of a process accounting for all the non-linearities in the process is a problem. The linear model of a process can help in selecting initial tuning constants but is not good enough to give the best performance along the complete period of operation. Because of the changes in process dynamics (catalyst decay, change in production levels, fouling of heat exchangers or variation in raw material quality and quantity etc.) controller has to be retuned and this leads to a degraded performance until it has been done.In this thesis a PID and a self-tuning control scheme are used (and at the same time compared) to control the temperature of a heating system by choosing fine-tuning elements. Using self-tuning controller gives better and faster controller together with the ability of expert tuning of the controller by non-experts. xni
Benzer Tezler
- Authorship recognition in online social platforms
Çevrimiçi sosyal platformlarda yazar tanıma
RIDVAN SALİH KUZU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiSistem ve Kontrol Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALBERT ALİ SALAH
- Online time delay identification and adaptive control for general classes of nonlinear systems
Çevrimiçi zaman gecikmesi tanımlaması ve doğrusal olmayan genel sistemler için uyarlamalı kontrol
ALPER BAYRAK
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. ENVER TATLICIOĞLU
- A new framework for decentralized social networks: Harnessing blockchain, deep learning, and natural language processing
Merkezsiz sosyal ağlar için yeni bir çerçeve: Blok zinciri, derin öğrenme ve doğal dil işlemeyi kullanmak
AMIR AL KADAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ BALTA
- Detector-driven speech background noise removal with convolutional networks
Saptayıcı-güdümlü konuşma arka planı gürültüsünün evrişimsel ağlar ile giderilmesi
CEM AYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYaşar ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ARMAN SAVRAN
