РОЗРОБКА СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ВИПАРНИМ АПАРАТОМ У ПРОЦЕСІ ВИРОБНИЦТВА ОЦТОВОЇ КИСЛОТИ НА БАЗІ MPC-РЕГУЛЯТОРА

Автор(и)

  • Олексій Жученко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-5611-6529
  • Антон Коротинський Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-6309-5970
  • Алла Абрамова Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-3475-8584
  • Дмитро Чепов Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0009-0004-5458-8214

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0023.2023.01.03

Ключові слова:

система керування, горизонт, MPC-регулятор, ректифікація, керування, перехідна характеристика

Анотація

У більшості випадків очищення вихідного продукту процесу виробництва оцтової кислоти здійснюється шляхом ректифікації. Оскільки процес ректифікації полягає в розділенні сумішей на фази по температурі кипіння, то стає зрозуміло, що досить важливим технологічним параметром є температура та концентрація суміші, що обробляється. Зазвичай, дані технологічні параметри задаються кип’ятильником при ректифікаційній колоні, який ще зветься кубом колони. Саме тому існує потреба у якісному та ефективному керуванні кип’ятильником, як одним із важливих технологічних об’єктів. У роботі розроблена та проаналізована система керування кип’ятильником на базі MPC-регулятора. Робота MPC-регулятора базується на визначенні поведінки об’єкта та прогнозування майбутньої поведінки, після чого за рахунок оптимізації керування на певному проміжку часу здійснюється виведення його на бажану траєкторію. Проміжок часу на якому здійснюється розрахунок оптимальної траєкторії ще називається горизонтом. Визначення горизонту впливає на характер здійснюваного керування, тому його вибір повинен бути обраний виходячи з характеру динамічних властивостей об’єкту керування. Саме тому при розробці даних регуляторів потрібно досліджувати характер впливу даних параметрів на перебіг процесу. В результаті дослідження було отримано стратегії керування для різних значень горизонтів прогнозування та керування. Проаналізувавши результати роботи регулятора при різних налаштуваннях горизонтів прогнозування та керування можна дійти висновку, що при збільшенні горизонту прогнозування збільшується час перехідної характеристика, але також зменшується перерегулювання. Тому при виборі оптимального значення потрібно керуватися впливом перерегулювань на процес.

Біографії авторів

Олексій Жученко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Антон Коротинський, Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

кандидат технічних наук (PhD), старший викладач, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Алла Абрамова, Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

кандидат технічних наук (PhD), доцент, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Дмитро Чепов, Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

студент, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ, Україна

Посилання

Dudarenko V. A. Sistema upravleniya protsessom rektifikatsii spirta. [System for controlling the alcohol rectification process] Available at: https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream-download/123456789/81324/1/Dudarenko%20V.O..pdf;jsessionid=0424F64A8EB9CC97B860E30C99DF9830 (accessed 20.12.2022).

Jun-Li Gao Research on Boiler Water Supply Control System Based on AT89C55 and Fractional order PID Algorithm. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877050919307951 (accessed 01.11.2022).

Lung Chien I. Design and control of acetic acid dehydration system via heterogeneous azeotropic distillation Available at: https://www.researchgate.net/publication/244117428_Design_and_control_of_acetic_acid_dehydration_system_via_heterogeneous_azeotropic_distillation (accessed 05.10.2022).

Hayev E. O., Nesterenko B. M. Universalnyy matematychnyy paket MATLAB i typovi zadachi obchyslyuvalnoyi matematyky. [Universal mathematical package MATLAB and typical problems of computational mathematics]. Navchalnyy posibnyk. Kyiv, NAU Publ., 2004. 176 p.

Herayimchuk M. D., Lazaryev Y. F., Tolochko T. O. Modelyuvannya system u seredovyshchi MATLAB-SIMULINK Available at: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/30394 (accessed 20.03.2023).

Qin S. J., Badgwell T. A. A survey of industrial model predictive control technology. Control Engineering Practice. 2003, vol. 11, iss. 7, pp. 733–764.

Parisio A, Rikos E, Glielmo L. Stochastic model predictive control for economic/environmental operation management of microgrids: An experimental case study [J]. Journal of Process Control. 2016, vol. 43, pp. 24–37.

Ricker N. L., Lee J. H. Nonlinear Model Predictive Control of the Tennessee Eastman Challenge Process, «Computers & Chemical Engineering». 2005, vol. 19, no. 9, pp. 961–981.

Alberto Bemporad, Manfred Morari, N. Lawrence Ricker Model Predictive Control Toolbox For Use with MATLAB. The MathWorks Inc. 3 Apple Hill Drive Natick, MA 01760-2098. 128 p.

Movchan A. P., Stepanets O. V. Metody statychnoyi optymizatsiyi. Navchalnyy posibnyk. [Methods of static optimization]. Kyiv, NTUU «KPI» Publ., 2012. 138 p.

Zhuchenko О., Korotynskyi A. Іnvestigation influence of predict gorizont of MPC-regulator for control of the baking process. Slovak international scientific journal. 2020, vol. 2, no. 37, рр. 29–34.

Zhuchenko O. A., Korotynskyi A. P. Doslidzhennya vplyvu horyzontu prohnozuvannya MPC-rehulyatora pry syntezi systemy keruvannya protsesom vypalyuvannya. [Study of the influence of the prediction horizon of the MPC controller in the synthesis of the firing process control system] Materialy VI Mizhnarodnoyi naukovo-tekhnichnoyi Internet-konferentsiyi «Suchasni metody, informatsiyne, prohramne ta tekhnichne zabezpechennya system keruvannya orhanizatsiyno-tekhnichnymy ta tekhnolohichnymy kompleksamy», 20 lystopada 2019. Kyiv, NUKHT, 2019, pp. 44–45.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-07-15

Як цитувати

Жученко, О., Коротинський, А., Абрамова, А., & Чепов, Д. (2023). РОЗРОБКА СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ВИПАРНИМ АПАРАТОМ У ПРОЦЕСІ ВИРОБНИЦТВА ОЦТОВОЇ КИСЛОТИ НА БАЗІ MPC-РЕГУЛЯТОРА. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Системний аналiз, управління та iнформацiйнi технологiї, (1 (9), 19–26. https://doi.org/10.20998/2079-0023.2023.01.03

Номер

№ 1 (9) (2023)

Розділ

УПРАВЛІННЯ В ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).