MPC strategies for chemical engineering applications using the gams tool
GAMS aracını kullanarak kimya mühendisliği uygulamalarında MPC (model öngörülü kontrol) stratejileri
- Tez No: 936454
- Danışmanlar: PROF. HARVEY ARELLANO-GARCİA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Surrey
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Süreç Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, GAM'leri bir uygulama aracı olarak kullanarak, kimyasal mühendislik uygulamaları için MPC stratejileri geliştirme çizgisine odaklanmaktadır. Analiz için iki vaka çalışması seçilmiştir: dörtlü tank süreci ve CSTR süreci. İlk olarak, GAMs programında merkezi MPC'nin işleyişini gözlemlemek için seçilen dörtlü tank süreci için bir metodoloji oluşturulmuştur. Bu metodoloji, sistemi basit ve anlaşılır denklemlerle modellemeyi amaçlamaktadır ve Alvarado ve diğerleri (2011) tarafından yapılan çalışmaya dayanmaktadır. Bu amaçla, doğrusal olmayan denklemler bir çalışma noktası etrafında doğrusallaştırılır. Doğrusallaştırılmış denklemler göz önüne alındığında, sistemin formülasyonu doğrusal matris eşitlikleri olarak tanımlanır. Alvarado'nun çalışmasındaki değerler sınır koşulları ve çalışma koşulları olarak kullanılmıştır. Amaç fonksiyonu, girdilerin, çıktıların, sabit durum değerlerinin ve ayar noktasının katkısından oluşur. GAMs'de doğrusal olmayan programlama (NLP) problemi olarak formüle edilmiştir. İkinci olarak, MPC'nin CSTR'ye uygulanması NLP ile GAMs programına uyarlanmıştır. Bu amaçla geliştirilen metodoloji Limon ve ark.'nın (2008) çalışması dikkate alınarak tasarlanmıştır. Makalede en hızlı yanıt veren çalışma koşulu seçilerek doğrusal olmayan süreç modeli doğrusallaştırılmıştır. Dörtlü tank sürecine benzer şekilde, denklemler doğrusal matris eşitlikleri olarak tanımlanır. Dörtlü tank sürecinin aksine, amaç fonksiyonu girdi, çıktı ve ayar noktası değerlerine bağlıdır. Son olarak, dörtlü tank sürecindeki tanklar yerine CSTR'leri kullanarak yeni bir model oluşturulmuştur. Ortaya çıkan model yukarıda belirtilen süreçleri entegre eder. Yeni doğrusal matris eşitlikleri, dörtlü tank ve CSTR süreçlerindeki mevcut matrisleri birleştirerek oluşturulmuştur. Sınır koşulları ve çalışma koşulları diğer süreçler gibi makalelerden seçilmiştir. Ancak elde edilen denklemler ve matrisler GAMs programında yazılamamıştır. Bu çalışma yalnızca merkezi MPC yaklaşımına odaklanmaktadır. Gelecekte, diğer MPC'lerin stratejileri (merkezi olmayan MPC ve kooperatif MPC) dikkate alınacaktır. Ayrıca, simülasyon süresini iyileştirmek için çalışmalar yapılacaktır.
Özet (Çeviri)
This work focuses on the line of developing MPC strategies for chemical engineering applications, using GAMs as an implementation tool. Two case studies have been selected for the analysis: the quadruple-tank process, and CSTR process. Firstly a methodology for the selected quadruple-tank process was established to observe the operation of the central MPC in the GAMs program. This methodology aims at modelling the system with simple and understandable equations, and was based on work done by Alvarado et al (2011). To this aim, nonlinear equations are linearized around an operating point. In view of the linearized equations, the formulation of the system is defined as linear matrix equalities. The values in the work of Alvarado were used as boundary conditions and operating conditions. The objective function consists of the contribution of the inputs, the outputs, the steady states values, and the set point. They have been formulated as a nonlinear programming (NLP) problem in GAMs . Secondly, the application of MPC to a CSTR has been adapted to the GAMs program with NLP. The methodology developed for this purpose is designed in consideration of the work of Limon et al (2008). The nonlinear process model has been linearized by choosing the fastest responding operating condition in the article. Similar to the quadruple-tank process, equations are defined as linear matrix equalities. Unlike the quadruple-tank process, the objective function depends on the input, output and setpoint values. Finally, a new model has been created using CSTRs instead of the tanks in the quadruple-tank process. The resulting model integrates the above-mentioned processes. The new linear matrix equalities were created by combining existing matrices in quadruple-tank and CSTR processes. Boundary conditions and operating conditions have been selected from the articles like the other processes. However, the obtained equations and matrices could not be written in the GAMs program. This study focuses on the centralised MPC approach only. In the future, oher MPC's strategies (the decentralized MPC and the cooperative MPC) will be considered. In addition, work will be done to improve the simulation time.
Benzer Tezler
- Model predictive control studies on a cascade temperature control loop
Bir kaskad sıcaklık devresine model öngörümlü denetim tekniğinin uygulanması
AYTEN GENÇ
- Kesikli stiren polimerizasyon reaktörünün model öngörmeli sıcaklık kontrolu
Model predictive temperature control of batch styrene polymerization reactor
ALİ KARADUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. RIDVAN BERBER
- Evrende ışık ve kütle kümeleşmesinin yapısı
Structure of the light and the mass clustering in the universe
FÜSUN TEKTUNALI LİMBOZ
Doktora
Türkçe
1993
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. GÖKMEN TEKTUNALI
- İskemik Strok'lu hastalarda trombosit sayısı ve plazma fibrinojen düzeyi ile klinik, tomografik bulgular ve prognoz arasındaki ilişki
Başlık çevirisi yok
M. MALİK ÇELİKTAŞ
