Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Μία συγκριτική ανάλυση ελεγκτών ανάδρασης και πρόδρασης για έναν εναλλάκτη θερμότητας βιομηχανικής κλίμακας

Kallergis Emmanouil

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Αυτή η διπλωματική εργασία ασχολείται με το πρόβλημα της δυναμικής μοντελοποίησης ενός εναλλάκτη θερμότητας κελύφους αυλών, καθώς και με την ανάπτυξη διαφορετικών στρατηγικών για τον έλεγχό του. Ουσιαστικά, η μελέτη αυτή σχετίζεται με τη θεωρία συστημάτων ελέγχου, έναν τομέα των μαθηματικών και της μηχανικής που εστιάζει στην ανάλυση της συμπεριφοράς δυναμικών συστημάτων μέσω της χρήσης διαφόρων ελεγκτών. Είναι ευρέως γνωστό ότι τα περισσότερα συστήματα ακολουθούν ένα μη γραμμικό πρότυπο, γεγονός που τα καθιστά δύσκολα στην χρήση. Έτσι, προκύπτει η ανάγκη γραμμικοποίησης τους. Με τη διαφοροποίηση της εισόδου και της εξόδου μέσω μιας διαφορικής εξίσωσης, κάθε μαθηματική αναπαράσταση όπως η ανάπτυξη σε σειρά Taylor, ο μετασχηματισμός Laplace και το μοντέλο χώρου καταστάσεων επιτυγχάνουν μια παρόμοια συμπεριφορά (με μικρές αποκλίσεις). Με αυτόν τον τρόπο εξάγονται πολύτιμες πληροφορίες για το σύστημα, όπως η συνάρτηση μεταφοράς της διεργασίας. Για την ανάπτυξη πρακτικών σχεδίων διάφορων ελεγκτών εφαρμόζεται μια σειρά από κατάλληλες μεθοδολογίες. Αυτές είναι οι Ziegler–Nichols, Tyreus-Luyben και Morari-Zafiriou για μία διάταξη ανάδρασης (feedback control), ενώ για μία διάταξη πρόδρασης (feedforward control) εισήχθει ένας ακόμα ελεγκτής. Οι τιμές απαραίτητες για τις μεθοδολογίες Ziegler–Nichols και Tyreus-Luyben βρέθηκαν μέσω της μεθόδου γεωμετρικού τόπου ρίζων. Ακολούθησαν προσομοιώσεις και συγκριτική ανάλυση με σκοπό τον προσδιορισμό του καταλληλότερου ελεγκτή για τον εναλλάκτη θερμότητας. Συνολικά επτά ελεγκτές χρησιμοποιήθηκαν στα σενάρια προσομοίωσης. Πιο συγκεκριμένα, οι ελεγκτές P, PI, PID από την μεθοδολογία Ziegler–Nichols, οι PI, PID από την μεθοδολογία Tyreus-Luyben, ο Morari-Zafiriou και ο feedforward, υποβλήθηκαν σε τρία διαφορετικά σενάρια: για ένα σταθερό σήμα αναφοράς, για ένα μεταβλητό σήμα αναφοράς, καθώς και για ένα σταθερό σήμα αναφοράς με την εισαγωγή δύο διαταραχών (Tin,hot, Tin,cold). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις καταλήγουν στο ότι ο καταλληλότερος ελεγκτής για τον εναλλάκτη θερμότητας για την διάταξη ανάδρασης (feedback control), είναι αυτός της μεθοδολογίας Morari-Zafiriou. Ακολουθεί ο PID της Ziegler–Nichols ως δεύτερο, ο PID της Tyreus-Luyben ως τρίτος, οι PI και των δύο μεθοδολογιών με παρόμοια αποτελέσματα και τέλος ο P της Ziegler–Nichols ως ο πιο ακατάλληλος. Έπειτα ο Morari-Zafiriou συγκρίθηκε με τον ελεγκτή από την διάταξη πρόδρασης (feedforward control), όπου πάλι αποδείχτηκε ο πιο κατάλληλος. Είναι ο πιο αξιόπιστος ανάμεσα στους επτά, προσδίδει στο σύστημα ευστάθεια, εμφανίζοντας σχεδόν μηδενικά σφάλματα, ενώ ταυτόχρονα επιτυγχάνει το προκαθορισμένο σημείο αναφοράς σε ελάχιστο χρόνο για όλα τα σενάρια προσομοίωσης.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες