Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การประยุกต์ใช้การควบคุมแบบโมเดลพรีดิกทีฟร่วมกับคาลมานฟิลเตอร์ สำหรับการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์เคมีพอลิเมอร์แบบแบต

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Application of model predictive control with the kalman filter for temperature control of a batch polymerization reactor

Year (A.D.)

2000

Document Type

Thesis

First Advisor

ไพศาล กิตติศุภกร

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเคมี

DOI

10.58837/CHULA.THE.2000.1633

Abstract

เป็นที่ทราบกันดี'ว่าปฏิกิริยาฟรี-แรดิคัลพอลิเมอไรเซชันในเครื่องปฏิกรณ์เคมีแบบแบตซ์เป็นปฏิกิริยาเกิดการคายความร้อนสูง การควบคุมอุณหภูมิระหว่างการผลิตพอลิเมอร์ในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตซ์ต้องพิจารณาเรื่องคุณภาพของพอลิมอร์ วัตถุประสงค์ในการควบคุมอื่นๆ เช่น ใช้เวลาในการผลิตน้อยที่สุดและให้ได้ผลิตภัณฑ์มากที่สุด ปกติการควบคุมแบบป้อนกลับพีไอดีสามารถควบคุมอุณหภูมิกระบวนการให้เข้าสู่ค่าเป้าหมายได้ แต่โอเวอร์ชู๊ตทำให้สมบัติของพอลิเมอร์ ที่สังเคราะห์ไต้ไม่ไต้สมบัติตามที่ต้องการ ดังนั้นจึงต้องการตัวควบคุมแบบขั้นสูง การควบคุมโมเดลพรีดิกทีฟ เป็นตัวควบคุมแบบขั้นสูงที่ถูกเสนอและพัฒนาให้สามารถทำการควบคุมกระบวนการแบบไม่เชิงเส้น รวมทังกระบวนการแบบแบตซ์และกระบวนการต่อเนื่องในงานวิจัยนี้ได้เสนอการประยุกต์ใช้การควบคุมโมเดลพรีดิกทีฟ สำหรับการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์เคมีพอลิเมอร์แบบแบตซ์ ในการสร้างตัวควบคุมโมเดลพรีดิกทีฟ ตัวประมาณค่าตัวกรองคาลมานได้ถูกนำมาร่วมกับอัลกอริธึมโมเดลพรีดิกทีฟเพื่อประมาณค่าสเตทและพารามิเตอร์ที่ไม่ทราบค่า สมรรถนะในการควบคุมของการควบคุมโมเดลพรีติกทีฟร่วมกับตัวกรองคาลมานได้ถูกนำมาเปรียบเทียบกับตัวควบคุมไม่เชิงเส้นเจเนริกโมเดลร่วมกับตัวกรองคาลมานจากผลการจำลองพบว่าระบบควบคุมโมเดลพรีดิกทีฟร่วมกับตัวกรองคาลมานสามารถควบคุมอุณหภูมิภายในเครื่องปฏิกรณ์เคมีพอลิเมอร์แบบแบตซ์ได้อย่างดีมีสมรรถนะ เหนือกว่าการควบคุมเจเนริกโมเดลร่วมกับตัวกรองคาลมาน ทั้งในกรณีปกติและกรณีที่มีความผิดพลาดของพารามิเตอร์ของแบบจำลองและกระบวนการอันได้แก่ การลดลงของค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของโมโนเมอร์ การลดลงของอัตราการสิ้นสุดปฏิกิริยาและการเพิ่มขึ้นของค่าความร้อนของปฏิกิริยา

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

It is well known that free-radical polymerizations involve highly exothermic reactions. Such polymerizations are normally produced in the manner of batch process occurring in a batch reactor. Presently, temperature control is needed to define polymer specifications, the objectives of maximization of productivity and minimization of batch time. Conventionally, PID feedback control is applied to manage the temperature profile of the batch reactor. The PID controller although provides good controller performance, it normally gives control response with overshoot, this result in off-spec products. Therefore, an advanced process control is required. Model Predictive Control (MPC), one of advanced process control has been proposed and developed to handle nonlinear system including batch and continuous processes. This thesis, therefore, presents the application of MPC for the temperature control of a batch polymerization reactor. Kalman filter, an estimation technique is included into the MPC algorithm to estimate unmeasurable states as well as unknown/ uncertain parameters used in the formulation of MPC. The performance of MPC with kalman filter is compared to that of asimple nonlinear control technique named Generic Model Control (GMC). Simulation results have shown that MPC with kalman filter give a better control perfomrance than that of GMC with kalman filter in normal case and even in the presence of plant/ model mismatch in decrease in heat transfer coefficient and rate of termination reaction and in increase of the monomer concentration and heat of reactions.

Link to Full Text

Share

COinS