چکیده

در این پایان نامه به بررسی فرایند تنسی ایستمن به عنوان یک واحد شیمیایی گسترده[1] و در بردارنده پنج واحد شیمیایی شامل رآکتور، چگالنده، جداکننده مایع/بخار، برج عاری ساز و کمپرسور پرداخته می شود. این سیستم جهت استفاده به عنوان یک مسئله محک[2] در نظر گرفته شده است. در این فرایند پدیده هایی نظیر جریان بازگشتی، نزدیکی نقاط عملکردی فرایند به مرز توقف سیستم و ناپیداری ذاتی کار با این سیستم را دشوار می سازد. آنچه از این مدل در اختیار کاربران قرار گرفته دو نمونه شبیه سازی است که توسط ریکر و اسکوگستاد به جامعه علمی عرضه شده است. کنترل کننده ای که بر روی این سیستم نصب شده یک کنترل کننده غیر متمرکز می باشد و هدف بهینه سازی مقادیر مرجع و گین های این کنترل کننده به گونه ای است که هزینه کاهش یابد. مقدار مرجع هزینه برای این سیستم 170 $/h است که در طی فرایند بهینه سازی تا 81 $/h کاهش یافته است.

واژه های کلیدی: مسئله تنسی ایستمن- کنترل غیر متمرکز- بهینه سازی.

فهرست مطالب

فهرست جداول

فهرست تصاویر د

فصل اول: مقدمه

۱ -۱ پیشگفتار

از میان اهداف متفاوت بیان شده برای کنترل فرآیندها دو مورد آن از اهمیت بسزایی برخوردار است که به بیانی دیگر می توان گفت که در سالهای اخیر هدف از طراحی فرآیندهای شیمیایی در دو مورد مهم خلاصه میشود. اولین هدف بدست آوردن نرخ رشد و نرخ تولید مورد نظر است و هدف دیگر طراحی کنترل کنندهای برای سیستم است که بهینهترین پاسخ را بدهد. از بهینه ترین پاسخ، همان کمترین هزینه عملکردی برای سیستم است. بدست اوردن این اهداف برای سیستمهای ابعاد وسیع کاری سخت و پیچیده است که نیازمند پیادهسازی روشهایی حساب شده و دقیق می باشد. به علاوه در طی سال ها صاحب نظران تولید مواد شیمیایی با خلوص بیشتر را به عنوان هدف اصلی برای سیستمهای فرآیندی در نظر داشتند. هر چند نیل به این هدف میسر شد اما کارگزاران با دو نکته مهم رو در رو بودند. اول، پیچیدگی فرایندها که به دلیل ساختارهای کنترلی ایجاد شده و موضوعی درخور تأمل بود و دوم، انتظار بازار مبنی بر کاهش هزینهها که به دلیل مشکلات اقتصادی و مسئله سوددهی صنعت مورد توجه قرار گرفته بود. پاسخ به این دو پرسش به پیشرفتهایی در حوزه کنترل فرایندها ختم شد. در واقع سیستم هایی که بر اساس عملکرد اپراتور بودند به سیستمهای اتوماتیک تبدیل شدند که در انها کنترل کنندههای لکتریکی و مکانیکی برای کنترل شیرها و پمپها بکار گرفته می شود. پیشرفت تکنیکهای کنترل اتوماتیک به مهندسان از ادی عمل بیشتری برای طراحی الگوریتم های کنترل و پیادهسازی تکنولوژیهای پیشرفته داد. یکی دیگر از نکات محوری این مباحث تست صحت عملکرد این کنترل کننده ها است. تلاش های بسیاری برای پیشرفت حوزه کنترل فرآیند انجام شد که در این زمینه چندین کمپانی صنعتی پیشگام بودند. ان ها سیستمهای واقعی را به عنوان مسائلی ازمون به جامعه اکادمیک عرضه داشتند. تست و پیشرفت الگوریتم های کنترل حول این سیستم ها به پیشرفت حوزه کنترل فرایند کمک کرد. این نوشته به یک مسئله محک | اشاره دارد که آن را مسئله تنسی ایستمن نامیدهاند. در این نوشته دو رویکرد مد نظر بوده است. اول شناخت سیستم تنسی ایستمن و در گام بعدی مبحث بهینه سازی است که در ادامه به بررسی کامل ان پرداخته می شود.

۲-۱ تاریخچه مسئله تنسی ایستمن

در حوزه فرآیند همواره یکی از نیازهای جامعه علمی وجود سیستمی واقعی برای تست ساختارهای کنترلی است. اولین سیستمی که پاسخگوی این نیاز بود در سال ۱۹۶۰ ارائه شد. سیستم ویلیام – اتو که کاری از دو محقق به همین نام است، یکی از شبیه سازی هایی است که به جامعه اکادمیک عرضه شد. سیستم ویلیام – اتو شامل مخزن راکتور و خنک کننده، جداکننده محصولات با ارزش و در نهایت یک جداکننده نهایی برای محصولی خاص است. این سیستم نیز شامل یک جریان بازگشتی است که از جریان انتهایی جداکننده به جریان ورودی راکتور ارتباط دارد. سیستم ویلیام – اتو در بسیاری از مطالعات کنترل کننده و مباحث بهینه سازی استفاده شده است. دیگر مسئله محک معروف سال ۱۹۸۷ با نام مسئله کنترل فرآیند شیل توسط پرت و موراری به جامعه علمی عرضه شد. مسئله شل کنترل نسبت نفت سنگین را مد نظر داشت. این سیستم برای طراحان به دلیل مباحثی مانند تداخل ” و همچنین محدودیت های زیاد چالش برانگیز است. مدل تابع تبدیل و اهداف کنترلی برای این سیستم در دست است و تنها تکنیکهای کنترل فرآیند بر روی یک واحد اعمال میشود. نکته قابل بیان این است که هیچکدام از این سیستمها قادر نیستند که نمایی کلی از سیستم فرآیندی ابعاد وسیع ” را به نمایش گذارند.بنابراین نیاز به یک مسئله محسک که به صورت واحدهای مختلف باشد، در حوزه فرآیند همواره احساس میشد.

ایستمن توسط دانز و و گل   مطرح شد و به این نیاز جامعه علمی پاسخ داد. مسئله تنسی ایستمن یک مسئله بحث برانگیز و مهم در حوزه کنترل فرآیندی است. دانز و وگل این مسئله را در قالب یک کد فورترن در اختیار طراحان قرار دادند. البته به خاطر پارهای از دلایلی که به کمپانی تناسی ایستمن باز میگردد، معادلات سیستم را در اختیار سایرین قرار ندادند. اهمیت این سیستم در انطباق آن با شرایط عملکردی واقعی است. در این سیستم دو نکته قابل توجه وجود دارد که این سیستم را از دیگر سیستم ها متمایز کرده و نمونه عالی برای اعمال کنترل کننده ها معرفی میکند. نکته اول این است که برای این سیستم توانایی توقف ” قرار داده شده است که در دو  سیستم پیشین این توانایی وجود نداشت. زمانی این حالت برای سیستم رخ میدهد که از محدودیتهای سیستم گذر کنیم. در ادامه به معرفی محدودیت های سیستم می پردازیم۔ دلیل دوم اهمیت و البته پیچیدگی سیستم به دلیل جریان بازگشتی است که موجب پدیده گلوله برفی در سیستم می شود. علاوه بر این دو مورد این سیستم به دلیل ماهیت غیرخطی و بررسی واحدهای متنوع اهمیت بسزایی در مسائل کنترل فرآیندها دارد.

1-1 پیشگفتار 1

1-2 تاریخچه مسئله تنسی ایستمن 2

1-3 هدف از انجام پژوهش 3

1-4 ضرورت انجام پژوهش 5

1-5 نوآوری پژوهش 5

1-6 ساختار گزارش 6

سلسله مراتب کنترلی در سیستم گسترده

سلسله مراتب کنترلی در سیستم گسترده

فصل دوم: تعریف مسئله و پیش نیازهای تحقیق

در پاییز سال ۱۹۹۰، در همایش سالیانه AIChE دانز و و گل یک مسئله بهینه سازی و کنترلی پیچیده را ارائه کردند که بر مبنای کارکرد فرآیند شیمیایی پیوسته کمپانی تنسی ایستمن بود و شامل واحدهای فرآیندی است که در شکل ۱۰۲ مشخص شده است. فرآیند در نرخ معین یا در بیشینه خود و ترکیب درصد مشخصی کار میکند و سیستم تحت تأثیر اغتشاشات مشخص و یا نامشخص عمل میکند. فرآیند تنسی به صورت حلقه باز ناپایدار است که این به سبب انجام عملیات به شدت گرمازا در راکتور و جریان بازگشتی رخ میدهد. تست پلهای حلقه باز برای شناسایی فرایند منجر به ناپایداری در سیستم میشود و اغلب تکنیک های شناسایی فرایندهای چند متغیره بر اساس پاسخ حلقه باز هستند و این امر کنترل سیستم را دشوار میکند. به سبب ۴۱ متغیر قابل اندازهگیری و ۱۲ متغیر قابل تنظیم طیف وسیعی از ساختارهای کنترلی برای این فرآیند موجود است و روش های کنترلی متفاوتی از کنترل خطی تا کنترل غیرخطی، کنترل فازی و شبکه عصبی برای این سیستم می توان در نظر گرفت.

۲-۲ بررسی منابع برای کنترل سیستم TE

رویکردهای متفاوت کنترلی برای پروژه تنسی ایستمن وجود دارد. هر دو مورد کنترل غیرمتمرکز “” و کنترل متمرکز ا” به خوبی به این سیستم اعمال شده است. اکثر راه حلهای کنترلی فرآیند تنسی ایستمن بر اساس طرح های کنترل غیرمتمرکز شکل گرفته است. چندین دلیل برای این انتخاب وجود دارد، اما اصلیترین دلیل این است که پرسنل عملیاتی با کنترل کنندههای تک ورودی – تک خروجی آشنایی دارند. طرح های پیچیده مانند کنترل پیش بین به پرسنل آموزش دیدهتر نیازمند است. به علاوه روش های پیچیدهتر معمولاً به مدل خیلی دقیق تری از سیستم نیاز دارند. بطور کلی برای فرآیندهای شیمیایی مدل قابل اطمینانی در دسترس نمیباشد. در این بخش برخی از روش های کنترلی غیرمتمرکز و روشهای بهینه سازی پیشنهادی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

۱.۲-۲ راهکار ریکر

ریکر کنترل غیرمتمرکز را برای ساختار کنترلی در نظر گرفت و به فرآیند اعمال کرد و از کنترل کننده متداول PI برای طراحی استفاده نمود. در روش کنترل غیرمتمرکز سیستم را به زیر سیستم هایی تقسیم نموده و برای هر یک از آنها یک کنترل کننده به صورت جداگانه طراحی می شود. ریکر از شاخص نرخ تولید، کنترل کننده های جریان و کنترل پس خور- پیش خور استفاده نمود و نرخ تولید را حتی در شرایط وجود اغتشاش و تغییرات زیاد در ورودی ثابت نگه داشت. نتایج طراحی کنترل کننده برای مدهای مختلف سیستم هم به درستی جواب می دهد. همچنین ریکر لیستی از متغیرهایی را ارائه کرد که میبایست کنترل شوند : نرخ تولید ” ، درصد G در محصول ، فشار راکتور ، سطح راکتور  ، سطح جداکننده مایعابخار ۲۶ و سطح G೨ عاری ساز در واقع در کنترل کننده ریکر دو کار انجام می شود: تثبیت نرخ تولید و حفظ نسبت محصولات.

2-1 توصیف فرایند تنسی ایستمن 9

2-1.1 معرفی واحدهای عملکردی سیستم تنسی ایستمن 10

2-2.1 ورودی ها و خروجی های سیستم 12

2-3.1 توقف سیستم و نویز اندازه گیری 17

2-4.1 مدهای عملکردی سیستم 18

2-5.1 اهداف کنترلی برای فرایند تنسی ایستمن 18

2-6.1 هزینه عملکردی سیستم 22

2-7.1 شبیه سازی در سیستم تنسی ایستمن 23

2-2 بررسی منابع برای کنترل سیستم TE 24

2-1.2 راهکار ریکر 24

2-2.2 راهکار بانرجی و آرکان 24

2-3.2 راهکار مک اووی و یی 25

2-4.2 راهکار لیمان، پرایس و جرجاکیس 25

2-5.2 راهکار لیمان و جرجاکیس 26

2-6.2 راهکار لویبن 27

2-7.2 راهکار ان جی و استفانپولوس 27

2-8.2 راهکار اسکوگستاد، هستتون و لارسن 28

2-9.2 بهینه سازی بهنگام 28

2-3 هزینه عملکردی بهینه برای سیستم نامی 29

2-1.3 راهکار هزینه بهینه 30

2-2.3 هزینه بهینه از دید ریکر 32

2-4 خلاصه بحث 33

شکل کاملی از واحدهای مختلف در سیستم تنسی ایستمن

شکل کاملی از واحدهای مختلف در سیستم تنسی ایستمن

فصل سوم: ارائه روش های پیشنهادی

طبیعت همواره یک منبع بزرگ الهامبخش برای مهندسان و ریاضی دانان بوده است. الگوریتم های تکاملی در آخرین مراحل خودروی یک خط طبیعی مبتنی بر نوآوری اند که تا به حال تأثیر عمیقی بر کاربرد روش بهینه سازی در علوم و مهندسی داشته اند. الگوریتم های تکاملی گرچه بر اساس طبیعت هستند، با این حال به طور مجزایی با تکامل طبیعی در مناطق مختلف متفاوت اند. این فصل به تشریح تحولات آغازین و اخیر الگوریتم های تکاملی میپردازد در عین حال آن حوزه های تفاوت را نیز پوشش میدهد. مسائل عملی مربوط به استفاده از الگوریتم های تکاملی، پارامترهای کلیدی که بر کیفیت جستجو موثرند و تأثیر انتخاب های کاربر در فرمولاسیون مسائل نیز در این مبحث پوشش داده شدهاند.

۲-۳ دستگاه بهینهسازی طبیعی

داروین، در کتابش با عنوان “منشاء گونه ها” نظریه ی تکامل و انتخاب طبیعی را ارائه میکند. انتخاب طبیعی یا بقای اصلح، برای توضیح چگونگی تکامل جانداران برای سازگاری بهینه با محیط زیستشان، مورد استفاده قرار گرفت. هسته اصلی این بحث، قانونی است که میگوید تکامل می تواند به مجموعه ای از عملیات بدون آگاهی درون زاد و برون زاد، تجزیه شود. وقتی منابع در محیط زیست یک موجود زنده محدود می شود، میان افراد برای منابع محدود موجود، رقابت شکل میگیرد. تحت چنین شرایطی، صلاحیت فرد با توانایی او برای بدست آوردن و استفاده کردن وی از بیشترین درصد ممکن از منابع، تعیین می شود. برتری افراد اصلح در بدست آوردن سهمشان از منابع، که برای اعضایی که صلاحیت کمتری دارند، کمتر است یا اصلاً هیچ سهمی از منابع موجود ندارند، به ناچار منجر به مرگ ان ها می شود. روند بقای اصلح به همراه روند تولید مثل تصریح میکند که ژنهای خوب، به عبارت دیگر، آنهایی که توانایی شان در بقا و سازگاری با چالش های محیط زیست موثرتر است، در استخر ژن جمعیت باقی می مانند، در حالی که ژنهای بی تأثیر، به مرور زمان از بین میروند. تولید مثل در طبیعت به دو شکل رخ میدهد. موجودات زندهای که اصولاً همجنسگرا هستند، برای تولیدمثل از روند جهش استفاده میکنند. جهش به روند تکثیر ناکامل اطلاعات ژن، اشاره دارد. وقتی یک اولیای تک جنسی تولید مثل میکنند، صرفاً اشتراکات کروموزوم هایشان را تکثیر کردهاند، که به تقسیم سلولی پس از آن منجر می شود. جهش تصریح میکند که ژنهای خاص تکرار دقیق منشائشان نیستند. ارگانیسم دوجنسی پیشرفته تر، تکنیک دومی را به خدمت میگیرد با نام متقاطع، روندی که در ان کروموزوم های پیش از آن که جهش یابند، به تبادل بخشهای ژن شان می پردازند.

3-1 بهینه سازی 34

3-2 دستگاه بهینه سازی طبیعی 37

3-3 مبانی الگوریتم های تکاملی 38

3-4 زمینه تئوریک الگوریتم تکامل 39

3-5 الگوریتم ژنتیک 45

مقایسه جریان های تغذیه سیستم در دوحالت پیش وپس از اعمال مقدار مرجع

مقایسه جریان های تغذیه سیستم در دوحالت پیش وپس از اعمال مقدار مرجع

فصل چهارم: نتایج شبیه سازی

اصطلاح سیستم کنترل گسترده ( به معنی تنظیم و رفتار هر یک از حلقه ها نیست، بلکه فلسفه کنترل سرتاسری با تمرکز بر تصمیمات ساختاری ” را در خود دارد. مفهوم تصمیمات ساختاری به معنی انتخاب و جایگزینی متغیرهای قابل تنظیم و قابل اندازهگیری است. در عمل سیستم کنترل به چندین لایه تقسیم می شود. بالاترین لایه شامل برنامه ” است که به صورت هفتگی به روز شده و لایه بعدی بهینه سازی فضای گسترده ” است که به صورت روزانه بروز می شود و همچنین لایه بهینه سازی محلی وجود دارد که در هر ساعت اندازهگیری را انجام می دهد و در اخر لایه کنترل ناظر ۶ و کنترل رگولاتوری هستند که هر دو در حد ثانیه به روز میشوند. این مباحث را در شکل ۱-۵ می توان مشاهده کرد. اصولاً لایههای بهینهسازی مقادیر مرجع جدید را ساعتی یکبار تعیین میکنند در حالیکه لایه های کنترل پسخور به طور پیوسته کار میکنند. لایهها از طریق متغیرهای کنترل شونده با هم ارتباط دارند که به موجب انها مقادیر مرجع از لایه های بالاتر تعیین شده و به لایههای پایینتر اعمال میشوند. یکی از مهمترین نکات انتخاب همین متغیرهاست که در نوشته به ان نمیپردازیم. هدف از بیان این مباحث این بود که دید کاملی از عملکرد کنترل سیستم گسترده بیان شود. در بسیاری از مواقع تعیین مقادیر مرجع موضوعی بحث برانگیز است. ریکر تعیین مقادیر مرجع را با استناد بر شناخت از فرایند و حدهایی که در سیستم تنسی ایستمن موجب محدود شدن سیستم میشوند، انجام می دهد و از الفاظ توصیه شده برای تاکید بر انتخاب یک مقدار اولیه خاصی استفاده میکند.

4-6- بهینه سازی گینهای کنترل کننده

همانطور که در فصلهای گذشته مطرح شد هدف از کنترل فرآیند تنسی ایستمن این است که اغتشاش و دیگر تغییرات وارد شده به سیستم را حذف کند و سیستم کماکان پایدار باقی بماند. کنترل کنندههای PI سیستم را در حوالی نقطه کار حالت نامی پایدار میکنند. مقادیر مرجع حلقه های سیستم و نرخ بر هم زدن راکتور مقادیر ثابتی هستند . این مقادیر ثابت همان درجات آزادی سیستم هستند که در فصل گذشته به بهینه کردن آنها پرداختیم و هزینه را کاهش دادیم. در این فصل در نظر داریم که به بیان بهینه سازی پارامترهای کنترل کنندهها بپردازیم به طوری که هزینه ها بیشتر کاهش یابد. برای این منظور از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. برای این کار در گام اول میبایست آن پارامترهایی را که میخواهیم بهینه شوند را برگزینیم. سپس از طریق الگوریتم مربوطه مقادیر بهینه را پیدا کنیم. عملکردی که الگوریتم دارد این است که در فضای نمونه به دنبال بهینهترین جواب میگردد تا تابع هزینه را به میل ما کمینه یا بیشینه کند. البته در این نوشته چون هدف ما تابع هزینه است قصد داریم تا تابع هدف کمینه شود. پس از یافتن این مقادیر آنها را در شبیه سازی قرار می دهیم تا کاهش هزینه را محاسبه کنیم و نتایج را در این فصل بیان می کنیم.

4-1 بهینه سازی مقدار مرجع 47

4-2 اعمال تست های دانز و وگل پیش از تغییر در مقادیر مرجع 49

4-3 اعمال تست های دانز و وگل پس از تغییر در مقادیر مرجع 50

4-4 بررسی جریان خوراک راکتور 53

4-5 بررسی هزینه ها 53

4-6 بهینه سازی گین های کنترل کننده 54

4-7 انتخاب پارامترهای بهینه شده توسط الگوریتم 54

4-8 نتایج حاصل از کدهای بهینه سازی 55

4-9 بررسی حالت های ممکن 57

4-10 نتایج حاصل از تغییر مقادیر مرجع و کنترل کننده 57

4-11 خلاصه بحث 65

مقایسه هزینه پیش و پس از تغییر مقدار مرجع به صورت تفکیک شده

مقایسه هزینه پیش و پس از تغییر مقدار مرجع به صورت تفکیک شده

فصل پنجم: پیشنهادات و نتیجه گیری

در این پایان نامه به بررسی سیستم تنسی ایستمن پرداخته شد. برای این سیستم پنج واحد اصلی در نظر گرفته شده است. واحدهای اصلی راکتور، جداکننده مایعابخار، کمپرسور، چگالنده و برج عاری ساز هستند و شروع کار از مواد خام ورودی بود و این مواد وارد راکتور می شدند و از فرم گاز به مایع تبدیل شده و از انجا پس از عبور از چگالنده به جداکننده مایعابخار رفته و سپس مواد به برج عاری ساز پمپ می شوند و در نهایت در جریان خروجی نسبت مشخصی از محصولات بدست میاید. در دو قسمت از این فرایند جریان بازگشتی داریم. جریان بازگشتی حاصل از دو جریان است. اول، جریانی که از بالای جداکننده مایعا بخار مواد را وارد چرخه بازگشتی میکند و دیگری از سمت جریان بالای برج عاری ساز است. کمپرسور به سبب هم فشار کردن فشار دو جریان بالا دست ” جداکننده مایع/ بخار و برج عاری ساز بکار می رود و این مواد با فشاری معادل فشار راکتور وارد مخزن راکتور شده و دوباره مورد استفاده قرار میگیرند. برای این سیستم در فرآیندی دو مرحلهای عملیات بهینهسازی انجام میشود. اول بهینهسازی مقادیر مرجع و سپس بهینه سازی گینهای کنترل کننده را داریم. سیستم از طریق کنترل کننده غیرمتمرکز کنترل می شود و برای هر کنترل کننده دو پارامتر در اختیار طراح قرار دارد تا پس از پایداری بتواند به بحث بهینه سازی بپردازد. در گام اول به بهینه سازی مقادیر مرجع پرداخته شده است که نسبت به حالت نامی هزینه از مقدار h/$ ۱۷۰ به S/h ۱۱۸ رسیده است. سپس در گام بعدی بهینه سازی مقادیر گینهای کنترل کننده بود که هزینه از مقدار S/h ۱۱۸ به مقدار S/h ۸۱.۲۵۳ کاهش یافته است که به لحاظ اقتصادی بسیار عالی است، اما نرخ تولید کاهش یافته است. همانطور که پیش از این بیان شد امروزه در حوزه اقتصاد ترجیح داده می شود که هزینه را کاهش دهند حتی اگر به کاهش نرخ تولید منجر شود. لازم به ذکر است که هر حدی از کاهش قابل قبول نیست. در عملکرد این پایاننامه هزینه بسیار کاهش یافته است و کاهش نرخ تولید از حد مجاز // “m ۲۳ نسبت به کاهش هزینه بسیار چشمگیر نیست، پس میتوان نتیجه را مثبت قلمداد کرد. البته لازم به ذکر است که دانز و و گل اشارهای به حد کاهش نرخ تولید نکردهاند و تنها این مورد در مقاله ریکر مد نظر بوده است. پیشنهادات به دلیل اهمیت و جامع بودن فرآیند تنسی ایستمن در حوزههای متفاوت کنترلی میتوان از این فرایند به عنوان مسئله محک استفاده کرد. اولین پیشنهاد برای این سیستم اعمال روش های شناسایی بر روی این فرایند است. از انجا که هیچ مدلی در هیچ مقاله ای برای فرایند تنسی ایستمن ذکر نشده قطعاً یافتن مدل کار پیچیده و ارزشمندی خواهد بود. می توان از روشهای غیرخطی نیز برای این سیستم سود جست و سیستم را به صورت زیر سیستم هایی تبدیل کرده و تمرکز را بر کنترل غیرخطی راکتور معطوف داشت. در ضمن روشهای کنترل متمرکز نیز برای این سیستم بسیار خوب پاسخ می دهد. پیشنهاد دیگر برای این سیستم استفاده از روش های کنترل چند متغیره است که البته در بسیاری از جهات پیرو پیشنهاد اول و یافتن مدل است. بسیاری از روشهای کنترل چند متغیره وابسته به مدل می باشد و نکته مهم دیگران است که باید برای شناسایی مدل سیستم در ابتدا می بایست سیستم را پایدار کرد. به علاوه می توان از روشی های کنترل فازی و یا شبکه عصبی نیز برای این سیستم استفاده کرد.

مراجع 69

چکیده انگلیسی 74

نمایش هزینه تفکیک شده برای حالت های مختلف کنترل کننده ومقدار مرجع

نمایش هزینه تفکیک شده برای حالت های مختلف کنترل کننده ومقدار مرجع

فهرست جدول ها

1.2 معرفی متغیرهای اندازه گیری شده در سیستم تنسی ایستمن 13

2.2 متغیرهای قابل تنظیم 16

3.2 معرفی انواع اغتشاش در فرایند تنسی ایستمن 17

4.2 محدودیت های فرایند 18

5.2 انواع مدهای سیستم تنسی ایستمن 19

6.2 متغیرهای قابل تنظیم 30

7.2 هزینه از دید ریکر 30

1.4 جدول هزینه کل پس از تغییر 48

2.4 تغییرات مقدار مرجع 49

3.4 تست برای پاسخ اغتشاش 50

4.4 مقایسه هزینه در دو حالت پیش و پس از اعمال تغییرات و تست 50

5.4 هزینه از دید افراد متفاوت 54

6.4 جدول متغیرهای بهینه شده متعلق به کنترل کننده 55

7.4 جدول متغیرهای بهینه شده متعلق به کنترل کننده 55

8.4 جدول متغیرهای بهینه شده متعلق به کنترل کننده 57

9.4 معرفی حالت های مختلف و هزینه هر کدام 58

نمایش هزینه کل برای حالت های مختلف کنترل کننده ومقدار مرجع

نمایش هزینه کل برای حالت های مختلف کنترل کننده ومقدار مرجع

فهرست تصاویر

1.2 شکل کاملی از واحدهای مختلف در سیستم تنسی ایستمن 9

1.3 طبقه بندی از تکنیک های بهینه سازی 35

2.3 تصاویر بالا نشان دهنده دو حالت خوب و بد ژن ها است 44

1.4 سلسله مراتب کنترلی در سیستم گسترده 47

2.4 تصاویر بالا نشان دهنده هزینه برای دو حالت پیش و پس از اعمال مقادیر بهینه مرجع است 51

3.4 مقایسه هزینه سیستم در دو حالت پیش و پس از اعمال مقدار مرجع 52

4.4 مقایسه هزینه پیش و پس از تغییر مقدار مرجع به صورت تفکیک شده 52

5.4 مقایسه جریان های تغذیه سیستم در دو حالت پیش و پس از اعمال مقدار مرجع 53

6.4 نمایش هزینه کل برای حالت های مختلف کنترل کننده و مقدار مرجع 59

7.4 نمایش هزینه تفکیک شده برای حالت های مختلف کنترل کننده و مقدار مرجع 60

8.4 نمایش جریان Aا 61

9.4 نمایش جریان Dا 61

10.4 نمایش جریان Eا 62

11.4 نمایش مقدارG و Hا 62

12.4 نمایش نسبت دو مقدار G و Hا 63

13.4 نمایش جریان A و جریان Cا 64

14.4 نمایش فشار راکتور 65

15.4 نمایش نرخ تولید 66


Abstract

This project focuses on the Tennessee East-man challange problem (TEP) and the impact of setpoint changes and controller tunning on plant performance and profitability. TE has four major units. it is an unstable system due to the reaction within the reactor and a recycle streamcausing snow ball effect. As a result the control of this system is not easy. The study has been conducted along two main directions. First, selecting the optimal values for the setpoints and applying them in the simulation, secondly, try to find better parameter for controller in simulation. Simulation is based on working of Ricker. In TEP like the other multivariable systems, it is ameaniable to use a centralized controller to achieve the desired objectives of stabilization and performance requirements, but in practice, they prefer a set of smaller dimensional controllers, which make their decisions locally. A control strategy that uses a set of non-interacting controllers is called a decentralized controller, the simulation of Ricker is decentralized type. This thesis propose a set of new setpoint and controllergain parameters, wich are finded using global nonlinear optimization techniques. The formula that is used for the estimation of the running costs, which is previously proposed by Downs and Vogel.

Keywords: Tennessee eastman problem, TE, setpoint optimization, controller parameter optimization cost optimization.


تعداد صفحات فایل : 75

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

]

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید