طراحی کنترل کننده پیش بین برای فرایند آب شیرین کن حرارتی تقطیر چندمرحله ای(med)
چکیده
کمبود منابع آب با افزایش جمعیت، صنعتی سازی و توسعه کشاورزی در بسیاری از مناطق جهان به ویژه خاورمیانه، موجب استفاده از تکنولوژی مدرن به منظور تامین افزایش تقاضا برای آب آشامیدنی شده است. کشور ایران همانند دیگر کشورهای حاشیه خلیج فارس به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و کم بارش، در لیست کشورهای در معرض بحران آب قرار دارد تا جایی که پیش بینی می شود در سال 1400 کشور ایران با کمبود شدید آب مواجه می شود. بنابراین استفاده از فرایندهای آب شیرین کن می تواند نقش مهمی در بهینه کردن مصرف منابع آب ایفا کند. با استفاده از این روش ها میتوان آب های غیرقابل مصرف (مانند آب دریا) را بصورت آب مورد مصرف (کشاورزی، آشامیدنی، پزشکی و...) تبدیل کرد. 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 به عنوان بخشی از فناوری تولید همزمان برق و حرارت می تواند 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. 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 قراردهند. پس از این مرحله، مدل بدست آمده خطی سازی شده و مدل ریاضی آن بصورت معادلات فضای حالت تبدیل می شود. با استفاده از مدل خطی شده و مدل پاسخ پله، کنترل کننده پیش بین dmc طراحی شده ودر نهایت به مدل غیرخطی اعمال می گردد. در انتها به منظور داشتن معیار مقایسه، یک کنترل کننده pid نیز برای این فرایند طراحی می گردد. نتایجی که از کنترل کننده ها در شرایط مختلف کاری برای سیستم بدست می آید نشان می دهد که کنترل کننده پیش بین می تواند عملکرد مطلوبی در حضور اغتشاش و دنبال کردن تغییرات مرجع از خود نشان دهد.