مدلسازی و طراحی کنترل کننده مقاوم h? / h2برای سیستمهای آب شیرین کن تقطیر چندمرحله ای
چکیده
در طی چند سال اخیر صرفه جویی در مصرف انرژی و استفاده از منابع تجدیدپذیر بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. امروزه استفاده از فناوری تولید همزمان برق و حرارت یکی از روش های صرفه جویی در مصرف انرژی به شمار می رود. روش-های شیرین سازی آب بعنوان بخشی از فناوری تولید همزمان برق و حرارت می تواند هم موجب رفع کمبود آب و همچنین افزایش راندمان نیروگاه های حرارتی گردد. بدین منظور در چند سال اخیر از اینگونه فرایندها استفاده ویژه ای در نواحی جنوب کشور شده است. از آنجاییکه بهبود عملکرد فرایندهای آب شیرین کن از سوی بسیاری محققان در حال انجام است، در این پروژه عملکرد اینگونه سیستم ها از نقطه نظر کنترلی بررسی می شود. هدف از انجام این پروژه طراحی کنترل کننده ای برای آب شیرین کن های تقطیر چندمرحله ای است. بگونه ای که فرایند تحت کنترل را باتوجه به اغتشاشات و عدم قطعیت های وارد بر سیستم مقاوم نگه دارد. با اینکار می توان عملکرد فرایند را در حضور شرایط بد کاری حفظ نمود. روش مورد نظر برای طراحی کنترل کننده مبتنی بر معادلات ریاضی است. بدین منظور ابتدا مدل ریاضی از فرایند آب-شیرین کن تقطیر چند مرحله ای ارائه می گردد. فرایند آب شیرین کن شامل سه قسمت اصلی است که برای هر قسمت روابط موازنه انرژی و نمک و ماده نوشته می شود و در انتها روابط برحسب متغیرهای حالت، ورودی ها و خروجی ها بدست می آید. این مدل روابط بین ورودی ها و خروجی ها را بصورت معادلات دیفرانسیلی بیان می کند و می تواند رفتار دینامیکی فرایند را در شرایط کاری مختلف نشان دهد. پس از بدست آوردن مدل ریاضی مورد نظر، اهداف کنترلی با توجه به رفتار فرایند مشخص می گردد. هدف های کنترلی باید طوری مشخص شوند که بتوانند کل فرایند را تحت کنترل خود قرار دهند. پس از این مرحله، مدل بدست آمده خطی سازی شده و مدل ریاضی آن بصورت معادلات فضای حالت تبدیل می شود. با استفاده از معادله فضای حالت فرایند، کنترل کننده ای بصورت مقاوم طراحی می گردد. از آنجاییکه ماهیت فرایند بگونه-ای است که یکی از حلقه های کنترلی تقریبا مجزا از دیگر حلقه ها عمل می کند، فرایند مورد نظر به دو حلقه کنترلی تقسیم می-شود که یکی از حلقه ها به روش شکل دهی حلقه و حلقه دیگر به روش lqg طراحی می شود. حلقه کنترل دمای آب تغذیه بوسیله کنترل کننده مقاوم شکل دهی حلقه و حلقه کنترل دمای پساب و کنترل سطح پساب بوسیله کنترل کننده مقاوم lqg کنترل می گردد. در انتها بمنظور داشتن معیار مقایسه، یک کنترل کننده pi نیز برای این فرایند طراحی می گردد. ضرایب این کنترل کننده به روش زیگلر نیکولز بدست می آید. نتایجی که از کنترل کننده ها در چهار شرایط مختلف کاری برای سیستم بدست می آید نشان می دهد که کنترل کننده مقاوم می تواند عملکرد مطلوبی در حضور اغتشاش، نویز و عدم قطعیت وارد بر سیستم از خود نشان دهد.