21811

21811

كنترل بهينه مبدل حرارتي پوسته لوله اي در حوزه فركانسي با استفاده از الگوريتم ژنيتيك

كارشناسي ارشد

مدل‌سازي، شبيه‌سازي و كنترل فرايندها

1396

1398/12/11

دكتر منصور شيرواني

مهندسي شيمي, نفت و گاز

چكيده در اين پايان نامه روشي براي كنترل فرآيند پارامتر گسترده (مبدل حرارتي پوسته لوله¬اي) داراي تاخير زمان ارائه شده است . با استفاده از مفهوم بهره برتر مي توان رفتار اين گونه از توابع (پارامتر گسترده) را در حوزه فركانسي، بدون استفاده از تئوريهاي پيچيده و محاسبه صفرهاي تابع، به راحتي مشخص كرده و مكان صفرهاي تابع را پيش بيني كرد.اين پايان نامه بر اساس مفهوم بهره برتر و با استفاده از الگوريتم ژنتيك در حوزه¬ي فركانسي مقدار زاويه¬ي فاز سيستم را منيمايز كرده است و اثر مقدار تاخير زمان در حلقه كنترلي به حد اقل رسيده شده است . بامقايسه بهره برتر و تئوري مكان مجانبي صفرها مي توان به اين نتيجه رسيد كه در اصل وجود تاخير زمان باعث ايجاد بي نهايت صفرها در معادله مشخصه مي شود كه بسته به موقعيت اين صفرها، سيستم كنترل مي تواند مينيمم فاز يا غير منيمم فاز باشد.در اين پايان نامه چهار حالت موقعيت صفرها در محور مختصات و اثر موقعيت اين صفرها روي عمل كرد سيستم كنترلي بررسي شده است .در نهايت با استفاده از الگوريتم ژنتيك پارمترهاي كنترلر بهينه را آورده شده است و پاسخ پله¬اي روش تنظيم فاز بهينه با روشهاي ديگر مانند روش زيگلر نيكولز ، جبران كننده اسميت ، روش كايا و روش انتگرال حد اقل مربعات خطا مقايسه شده است . همچنين اثر تاخير زمان طولاني بر روش بهره برتر و روشهاي ديگر بررسي شده است . واژه هاي كليدي : جبران كننده تاخير زمان ، كنترل مبدل حرارتي در حوزه¬ي فركانسي ، مفهوم بهره برتر ، طراحي كنترلر با الگوريتم ژنتيك.

1398/12/12

Optimal Control of Shell and Tube Heat Exchanger in Frequency Domain by Using Genetic Algorithm

3/1/2020 12:00:00 AM

Abstract This study tries to propose a method for controlling the process of distributed parameter (shell and tube heat exchanger) which includes time delay in its model. By using the dominant gain concept, the behavior of such functions (distributed parameter) is easily specified in the frequency domain, without using complex theories and calculating function zeros, also the location of the function zeros could be predicted. This study minimizes the system phase angle value based on dominant gain concept and by using the genetic algorithm in the frequency domain, the time delay reaches the minimum in control loop system. By comparing the dominant gain concept and zeros asymptotic location theory, it could be concluded that in fact, the presence of time delay causes infinite zeroes in the characteristic equation and based on the location of these zeros, the control system could be minimum phase or non-minimum phase. In this research, four states of the zeros locations in the coordinate axis and the effect of these zeros location on the performance of the control system are studied. Finally, by using the genetic algorithm, the optimal controller parameters where derived. The optimal phase tuning method step responses were compared with other methods such as Ziegler Nichols method, Smith compensator method, Kaya method and least squares integral error method. Also, the effect of long time delay on the optimal phase tuning method and other methods was studied. Keywords: Time delay compensator, Optimal phase tuning method, Heat exchange control in frequency domain, Controller design by using genetic algorithm.