Sıvı-gaz reaktör basınç sisteminin GPC kontrolu
GPC control of liquid-gas reactor pressure system
Yazar: AYŞE AKPINAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALPBAZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Denetim = Control ; Denetim algoritmaları = Control algorithms ; Kablosuz ağlar = Wireless networks ; Kablosuz sistemler = Wireless systems

Özet:
Kimya endüstrisinde ürün elde edebilmek için işletim şartlarının iyi belirlenmesi ve bu işletim şartlarının istenilen düzeyde tutulması gerekmektedir. Uygun işletim şartlarının oluşturulması için sıcaklık, basınç, sıvı seviye ve akış hızı gibi proses parametrelerinin optimum değerlerinde tutulması amaçlanmalıdır. Basınç havalandırma, vakum, damıtma, kaynama vb. fiziksel ve kimyasal olayların gerçekleşmesinde kritik bir değişken olmasından dolayı kontrol edilmesi gereken önemli bir parametredir.Yüksek basınçlı bir sistemin basınca dayanıklı olmayan bir sistemde gerçekleştirilmesi patlamalara neden olabilir. Bu nedenle istenen şartlarda basınç sistemlerinin işletilebilmesi için çok iyi bir basınç kontrolunun gerçekleştirilmesi gerekir. Zayıf bir basınç kontrolu üretim, kalite ve emniyet açısından önemli problemleri beraberinde getirebilmektedir. Ancak basınç kontrolu oldukça zordur ve zor olmasının birçok sebebi vardır. Bunlar proseslerin doğrusal olmaması, büyük yük değişikliklerine sahip olması, büyük ve değişken zaman gecikimlerinin olması, yüksek hız ve açık hat salınımlarının olması gibi nedenlerdir.Yapılan çalışma kapsamında bir sıvı?gaz sistemini içeren reaktörün basınç kontrolu gerçekleştirilmiştir. Ön çalışma olarak açık hat dinamik deneyler gerçekleştirilerek sistemin kontol edilebilirliği gözlemlenmiştir. Kapalı hatta ayar değişkeni olarak seçilen basınç kontrol vanasına çeşitli etkiler verilerek çıkış değişkeni olan basıncın davranışı incelenmiştir. Bilgi alışverişi ve gerekli hesaplamaları yapabilmek için MATLAB programlama dilinde yazılmış GPC (Genelleştirilmiş model öngörmeli kontrol) kontrol algoritması on-line olarak kullanılmıştır. GPC kontrol algoritmasının etkinliği gözlenmiş ve PID kontrol algoritması sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bunun için wireless iletişim sistemi ve on-line bilgisayar sistemleri kullanılmıştır.

Abstract:
The operating conditions are determined to obtain the best product in the chemical industry and the operating conditions should be kept at a desired level. For suitable operating conditions, the process parameters such as flow rate ,temperature, pressure, liquid level should aim to keep at the optimum values. Pressure is an important parameter to be monitored for the physical and chemical prosesses such as ventilation, vacuum, distillation, boiling.The realization of a high-pressure process in a pressure-nonresistant reactor can cause an explosion. Therefore, the required conditions for operation of pressure systems must be obtained by using a very good pressure control. A weak pressure control application can bring significant problems about quality and safety. However, pressure control is very difficult and there are many reasons for being difficult. These are not linear processes, having a large load changes, large and variable time delay, high speed and oscillatory open loop behaviour.In the present work, the pressure control is achieved in a liquid-gas reactor system. Firstly, by performing dynamic experiments, the behaviour has been observed for control purpose. The pressure behaviour is observed by giving various effects to the pressure control valve which can be chosen as manipulating variable in the closed loop. To make information exchange and the necessary calculations, the MATLAB programming language was used and the GPC (Generalized model predictive control) algorithm was used on-line. The performance of GPC control algorithm was observed and compared with the PID results. Wireless communication and on-line computer system is used to achieve this work.