The Control of heat exchangers using on-line identification, modern control theory and internal model control

Abstract

ÖZET ISI DE?İŞTİRİCİLERİN, HAT ÜSTÜNDE TANIMLAMA, MODERN DENETİM TEORİSİ VE İÇ MODEL DENETİM YÖNTEMLERİ İLE DENETİMİ Bu araştırmada, ölü zamanlı modelin exponensiyel ifadesi için üç terimli uyarlanmış Taylor yaklaşımı kullanılarak Yuwana ve Seborg' in (1982) hat üstünde ayarlama metodunda bir gelişme sağlanmıştır. Bu araştırmada, istenen tepkinin kalitesine dayandırılan iki yeni denetici ayar tekniği BOl ve B02 metodları, mevcut tekniklere ilave olarak sunulmuştur. Bu tekniklerin diğerleriyle karşılaştırılması, kabul edilebilir ayarlar elde etmek için matematiksel ifadelerin kullanı labileceğini göstermiştir. Doğrudan model parametrelerinden çıkartılan bu ayar metodları hat üstünde ayar amacı ile düşünüldükleri halde, doğrudan istenilen tepki yardımı ile bulunacak denetici parametrelerin bulunması sırasında karşılaşılan zorlukları arttırabilir. Böylece kullanıcı lar için PID deneticileri açık olmaz.Hat üstünde ayar tekniklerin teorik ve deneysel analizleri sonucunda model parametrelerinin dayandılırdığı önemli değişkenler bulunmuştur. Prosesin ortalama belirsizliklerle bir nominal ortalama modelle tanımlanmasının mümkün olduğu gösterilmiştir. Böylelikle bu yeni tip modele dayandırılan deneticiler, kararlılık ilkesinin de dikkate aldığı için daha avantajlı olabileceklerdir. IMC deneticiler, bir dijital deney düzeneğinde incelenmiş ve PID deneticilerden daha iyi performans verdiği gözlenmiştir. Klasik PID tasarımından IMC tasarımına geçişteki teorik baz, bazı basit kimyasal proses modelleri kullanılarak analiz edilmiştir. vi

ABSTRACT THE CONTROL OF HEAT EXCHANGERS USING ONLINE IDENTIFICATION, MODERN CONTROL THEORY AND INTERNAL MODEL CONTROL BOGERE, Moses Nuna Msc in Chemical Engineering Supervisor: AssocProf. Dr. Canan ÖZGEN June 1988, 226 Pages The extension of xuwana and Seborg (1982) online tuning metnod is achieved by using a three-term modified Taylor approximation to the exponential term in the second-order dead.' time model. in this research, two new controller-setting techniques, the BUT and B02 methods, based on quality of required response are proposed in addition to the available techniques.The comparison of these techniques with others have shown that, it is possible ta rely on mathematical, relations to obtain acceptable settings. These tuning methods, although meant for online tuning, derived directly from the model parameters, emulate the difficulties met when trying to iiievaluate the controller parameters directly from desired response. Hence, the PID controller is not transparent to operating personnel. Rigorous theoretical and experimental analysis of the online tuning method have revealed the major variables on which the model parameters depend. It was shown that it is possible to represent the process by a nominal average model with average uncertainties. Hence, the new class of model based controllers that take into account robustness issues will be taken advantage of. IMC controller was implemented in a digital control loop, and has shown better performance than the PID controller. Theoretical foundation for the transition from classical PID design to IMC design is analyzed using simple common chemical process models. Key words: on-line identification, controller tuning, IMC controller, Model Uncertainty, computer control. IV