Ανάπτυξη και Εφαρμογή συστήματος βέλτιστου προβλεπτικού ελέγχου (MPC) βασισμένου σε προρρήσεις μοντέλου για μονάδα κυκλικής απενεργοποίησης καταλυτών (CPS):
Creators: name: Αναστασίου, Ισμήνη Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Απενεργοποίηση καταλυτών (CPS)
Βέλτιστος προβλεπτικός έλεγχος (MPC)
Catalyst deactivation (CPS)
Model-based predictive control (MPC)

description: Η βιομηχανία παραγωγής καταλυτών είναι ιδιαιτέρως απαιτητική όσον αφορά στην ποιότητα των προϊόντων της. Για το λόγο αυτό η σωστή αξιολόγηση τους θεωρείται αναγκαία. Η μονάδα Κυκλικής Απενεργοποίησης Καταλυτών με προπυλένιο (Cyclic Propylene Steaming Pilot Plant/CPS), που βρίσκεται στις εγκαταστάσεις του Ινστιτούτου Τεχνικής Χημικών Διεργασιών (ΙΤΧΗΔ), είναι ένας αντιδραστήρας ρευστοστερεάς κλίνης που χρησιμοποιείται για απενεργοποίηση καταλυτών. Για να μπορέσει κάποιος να διασφαλίσει την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της διεργασίας απενεργοποίησης, θα πρέπει να βασίζεται σε άνα αξιόπιστο μαθηματικό μοντέλο που θα προσομοιώνει με ακρίβεια τη συμπεριφορά του συστήματος. Η ανάπτυξη ενός τέτοιου μαθηματικού μοντέλου, η αξιολόγησή του και η εκτίμηση των παραμέτρων του επιτεύχθηκε με τη χρήση δυναμικών πειραματικών δεδομένων από τη μονάδα, ενόσο λειτουργούσε χωρίς την εποπτεία κάποιου συστήματος ελέγχου, και εξελιγμένων στατιστικών μεθόδων. Η βελτίωση του σχήματος ελέγχου επιτεύχθηκε με την ανάπτυξη μιας στρατηγικής Βέλτιστου Προβλεπτικού ελέγχου βασισμένου σε προρρήσεις του μοντέλου (Model-based Predictive Control/MPC), ώστε να έχουμε πιο ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας του αντιδραστήρα, των ενεργειακών απαιτήσεων της διεργασίας καθώς και της τελικής ποιότητας του προϊόντος. Η βέλτιστη ακολουθία των χειραγωγούμενων μεταβλητών, η οποία ελαχιστοποιεί τη διαφορά μεταξύ της βέλτιστης και της προβλεπόμενης θερμοκρασίας του αντιδραστήρα, υπολογίζεται με τεχνικές δυναμικού προγραμματισμού. Το σχήμα Βέλτιστου Προβλεπτικού Ελέγχου που σχεδιάστηκε και εφαρμόστηκε οδηγεί σε ανώτερη απόδοση της διεργασίας, συγκρινόμενο με το ήδη υπάρχον σύστημα ελέγχου της μονάδας, αποτελούμενο από συμβατικούς PI ελεγκτές.
description: The industrial production of catalysts is very demanding as far as the quality of its products is concerned. Due to that reason their proper evaluation is concidered to be a necessity. The Cyclic Propylene Steaming Pilot Plant (CPS) is a fluidized bed reactor, established at Chemical Process Engineering Research Institute (CPERI), which is used for catalyst deactivation. In order to ensure the credibility of the deactivation results one must have a reliable mathematical model that accurately simulates the systems behavior. The development of the mathematical model, its validation and its parameter’s estimation has been achieved using open-loop dynamic experimental data and advanced statistical methods. Furthermore, the improvement of the overall control scheme has been achieved through a Model-based Predictive Control strategy, in order to have a more accurate control of the reactor’s temperature, the energy requirements and the final product quality. The optimal sequence of the manipulated variables which minimize the difference between the desirable and the predicted reactor temperature trajectories, is calculated using dynamic programming techniques. The model-based predictive control strategy, that is designed and implemented for the online control of the pilot plant, leads to superior quality compared to the previously instaled control system, consisted of conventional PI controllers.