title: Energy efficiency and quality control of polymer extrusion process based on intelligent control techniques
title: Έλεγχος της ενεργειακής και ποιοτικής απόδοσης της διαδικασίας εξώθησης πολυμερούς βασισμένος σε ευφυείς τεχνικές ελέγχου
Creators: name: Μπιτιρινη Μαρια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2018

description: Η εξώθηση πολυμερούς, όπου το πολυμερές λιώνει και μεταφέρεται σε καλούπι, αποτελεί τη βασική τεχνική επεξεργασίας των περισσότερων πλαστικών. Η τελική ποιότητα του προιόντος αποτελεί το κύριο ζήτημα για τις μηχανές εξώθησης πολυμερούς και εξαρτάται κατά ένα μεγάλο ποσοστό στο λιωμένο ιξώδες κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας του πολυμερούς. 
	Η παρακολούθηση και ο έλεγχος του ιξώδους σε πραγματικό χρόνο είναι μια δύσκολη διαδικασία, λόγω της έμφυτης μη-γραμμικότητας της διαδικασίας. Σε αυτή τη διπλωματική, προτείνεται πρόβλεψη μοντέλου της ταχύτητας της μηχανής (εξαρτημένη μεταβλητή) βάσει των μετρήσεων των θερμοκρασιών της μηχανής (ανεξάρτητες μεταβλητές) με στατιστικές μεθόδους. Η έξοδος του ελεγκτή αποτελεί μια κατάλληλη ρύθμιση ταχύτητας της μηχανής βασισμένη σε μια είσοδο σφάλματος, που παράγεται από την πραγματική τιμή της ταχύτητας και την υπολογισμένη από μαθηματικό μοντέλο τιμή της ταχύτητας. Ως μαθηματικά μοντέλα, χρησιμοποιούνται η εκθετική προσέγγιση μοντέλου Arrhenius (όπου μετατρέπεται το μοντέλο από μη γραμμικό σε γραμμικό) και  το μοντέλο ANFIS. Και τα δύο αυτά μοντέλα δεν έχουν χρησιμοποιηθεί παλιότερα, αποτελώντας καινοτόμες προσεγγίσεις στην εξώθηση πολυμερούς. 
	Το τελικό μοντέλο πρόβλεψης ταχύτητας είναι ένα δυναμικό μη-γραμμικό μοντέλο, με 3 εισόδους για την πρόβλεψη (θερμοκρασίες βαρελιού μηχανής). Η ρύθμιση θερμοκρασίας επιτυγχάνει τη σταθεροποίηση της θερμοκρασίας του λιωμένου πολυμερούς στην έξοδο της μηχανής (περιορίζει τη διακύμανση της θερμοκρασίας) με τελικό αποτέλεσμα την επιθυμητή μέση θερμοκρασία του λιωμένου πολυμερούς. Αυτή η καινοτόμα δομή με ανάδραση επιτρέπει την προσαρμοστικότητα του μοντέλου ταχύτητας σε πραγματικό χρόνο, αφού αντιδρά στα υπολογισμένα σφάλματα και θορύβους, παράγοντας με αυτό τον τρόπο έναν αξιόπιστο υπολογισμό ταχύτητας.

description: Polymer extrusion, in which a polymer is melted and conveyed to a mould or die, forms the basis of most polymer processing techniques. Product quality is a major issue of concern of processors. The product quality in polymer extrusion process is largely depended on melt viscosity. 
    The real time monitoring and control of viscosity is a difficult procedure due to the plant non-linearities. In this thesis, a model control prediction between velocity (dependent variable) and the temperature sensor readings (independent variable) with statistical methods is proposed. The  controller output is the convenient velocity regulation based on an error signal input, which is generated by real time measured velocity and the real time predicted velocity calculated from a mathematical model which is based by the temperature sensors readings. As mathematical models, Arrhenius-Exponential model (where the non-linear model converts to linear) and ANFIS model are proposed, with both of them being novel approaches for the polymer extrusion process. 
	The final velocity model prediction is a non-linear dynamic model, with four inputs for its prediction (i.e. barrels points temperatures). The velocity regulation achieves die melt temperature stabilization (eliminates the melt temperature variance) by succeeding the desired die melt average temperature. This novel feedback structure enables the online adaptability of the velocity model in response to modeling errors and disturbances, hence producing a reliable velocity estimate.