Yarı-kesikli polimer reaktörlerinde genetik algoritma kullanılarak kendinden ayarlamalı PID kontrolü

Abstract

ivYARI-KES KL POL MER REAKTÖRLER NDEGENET K ALGOR TMA KULLANILARAKKEND NDEN AYARLAMALI PID KONTROLÜ(Yüksek Lisans Tezi)Sevtap KARAKURTGAZ ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜOcak 2007ÖZETPolimerler, günlük hayatımızda günden güne artan kullanım alanlarıbulmaktadır. Polimerizasyon proseslerinde temel hedef istenen kalitede polimerüretmektir. Polimerlerin molekül ağırlıkları ve molekül ağırlık dağılımları,işlenebilirliği etkileyen özellik olmalarından dolayı, en önemli kalitedeğişkenleridir. Bu değişkenler, reaktör işletim şartlarından büyük orandaetkilendikleri için, istenen kalitede ürün elde etmek için reaktör işletimşartlarının optimize edilmesi ve kontrolü gereklidir. Yarı-kesikli polimerizasyonreaktörlerinde, monomer konsantrasyonunun değişimine bağlı olarak,reaksiyon hızı zamanla ve doğrusal olmayarak değişmektedir. Isı transferkarakteri ise, reaksiyon süresince, polimer çözeltisinin viskozitesindeki büyükdeğişiklikler ile ve de ortam sıcaklığı gibi çevresel şartlar ile değişmektedir. Butür etkenler, polimerizasyon proseslerinin otomatik kontrolünü karmaşık halegetirmektedir. Bu çalışmada, sınırlayıcı şartları ihlal etmeden, yarı-kesikli birpolimerizasyon reaktöründe, minimum süre içinde istenen dönüşüm ve molekülağırlığa ulaşmak için gerekli optimum reaksiyon sıcaklığı, kendindenayarlamalı PID kontrolör ile kontrol edilmeye çalışılmıştır. Kendindenayarlamalı PID kontrolörün ayar parametreleri genetik algoritma ilebulunmuştur. Genetik algoritma, geleneksel yöntemlerle çözümü zor veyavimkansız olan problemlerin çözümünde kullanılan bir optimizasyon yöntemidir.Genetik algoritmanın uygunluk fonksiyonu olarak hatanın mutlak değerininintegrali (IAE) seçilmiştir. Elde edilen sonuçlar, genetik algoritma ile kendindenayarlamalı PID kontrolün polimerizasyon reaktörü sıcaklığını oldukça iyikontrol ettiğini ortaya koymuştur.Bilim Kodu : 912.1.084Anahtar Kelimeler : Genetik Algoritma, Kendinden Ayarlamalı PID Kontrol,Yarı-kesikli polimer reaktörüSayfa Adedi : 92Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Sebahat ERDOĞAN

viSELF TUNING PID CONTROL OF SEMI-BATCHPOLYMERIZATION REACTORS USING GENETIC ALGORITHM(M.Sc. Thesis)Sevtap KARAKURTGAZI UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYJanuary 2007ABSTRACTPolymers are used in variety of growing fields in our daily life. The mainobjective in polymerization processes is to produce polymer of desired quality.Molecular weight and molecular weight distribution of the polymer are the mostimportant quality variables due to their effect on the processability. Since thesevariables are strongly influenced by the reactor process conditions, in order toobtain a product at desired quality, reactor process conditions must beoptimized and controlled. In semi-batch polymerization reactors, due tochanging monomer concentration, the reaction rate varies with the time andnon-linearly. The heat transfer characteristics change by the large changes inthe viscosity of the polymer solution over the reaction and by the environmentalconditions like temperature. These factors complicate the automatic control ofpolymerization processes. In this study, considering operational constraints,optimum reactor temperature for the desired conversion and molecular weightin minimum time was tried to track using self-tuning PID controller. Tuningparameters of controller were obtained by using Genetic Algorithm. Geneticalgorithm is an optimization method used for the solution of problems that aredifficult or impossible to solve by conventional methods. The fitness function forgenetic algorithm was chosen to be integral of the absolute value of error(IAE).viiThe results show that self-tuning PID controller with genetic algorithm controlsthe temperature of the polymerization reactor very well.Science Code : 912.1.084Key Words : Genetic Algorithm, Self-tuning PID control, Semi-batchpolymerization reactorsPage Number : 92Adviser : Prof. Dr. Sebahat ERDOĞAN