11172

11172

بررسي عملكرد كنترلر پيش بين در كنترل دماي كوره دوار سيمان

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش طراحي فرايند و كنترل

آبان ماه 1391

آبان ماه 1391

دكتر منصور شيرواني

چكيده در اين گزارش هدف طراحي يك كنترلكننده پيشبين براي كنترل كوره دوار سيمان مي باشد. دليل انتخاب طرح كنترلي پيشبين براي اين سيستم اين است كه سيستم در دست يك سيستم ناپايدار، تاخيردار، چندمتغيره و داراي انواع محدوديتهاي ورودي و خروجي است كه اداره كردن آنها توسط انواع ديگر الگوريتم ها امري بسيار پيچيده است. در مدل سازي كوره دوار سيمان از موازنه انرژي بين ديواره كوره، مواد جامد ورودي و گاز داغ ورودي استفاده كرده ايم. انتقال حرارت در كوره دوار را از طريق جابجايي و تشعشع در نظر گرفته و از آنجايي كه سهم انتقال حرارت هدايتي در مقايسه با انتقال حرارت جابجايي و تشعشعي ناچيز است از انتقال حرارت به روش هدايت صرف نظر مي كنيم. پس از خطي سازي معادلات ديفرانسيل حاصل از آنها لاپلاس گيري بعمل آمد كه نتيجه آن توابع تبديل آمده در متن مي باشد. در ادامه پس از انجام تحليلهاي اوليهاي بر روي مدل سيستم H∞ و تعيين سطح تداخل در آن، به طراحي يك كنترلكننده پيشبين و همچنين يك كنترلكننده براي اين سيستم پرداخته شد. نكتهاي كه ذكر آن حائز اهميت بسياري است اين است كه در اين براي H∞ روش مدل سيستم نبايد داراي هيچگونه تاخيري باشد. بنابراين جهت سنتز كنترل كننده كوره دوار سيمان ابتدا تاخيرهاي موجود در آن را توسط روش پده تقريب زده و پس از آن براي مدل حاصل بدون تاخير، اين كنترلكننده سنتز گرديد. با توجه به نتايج به دست آمده، مشاهده مي شود كه با استفاده از اين كنترلر سيستم حلقه بسته داراي پاسخ گذراي بسيار مطلوبي است و همچنين با توجه به محدوديتهاي موجود بر روي سيگنالهاي كنترلي، مقادير اين سيگنالها در محدوده مج از قرار دارند. تنها مشكل اساسي اين كنترلر،عدم توانايي در حذف تاخير موجود در سيستم مي باشد .. هيچ پيشبيني صورت نگرفته و در نتيجه نبايد هيچ انتظاري H∞ دليل اين است كه در كنترلكننده از آن جهت حذف تاخير موجود در سيستم داشته باشيم. نه تنها مشكل ذكر شده براي اين نوع كنترلكننده هاي وجود دارد بلكه براي هر نوع كنترلكننده كلاسيك ديگري جز كنترلكننده پيش - بين وجود خواهد داشت. بنابراين در ادامه به طراحي كنترلكننده پيشبين براي اين سيستم پرداخته شد و با توجه به نتايج حاصل از شبيهسازي واضح است كه كنترلكننده پيشبين پاسخ حالت ماندگار و گذراي بسيار مطلوب را ارائه ميدهد. از طرف ديگر وجود مدل پيشبين در ساختار كنترل پيشبين موجب نوعي فيدبك از وجود تاخير براي كنترلكننده شده و بدين شكل كنترل كننده پيش بين توانست اثر تاخيرهاي موجود در بين حلقهها را به خوبي حل نمايد. MPC - Pade approximant – H∞ Optimal Control - واژه هاي كليدي: كوره دوار سيمان