دوره 16، شماره 2 - ( مجله کنترل، جلد 16، شماره 2، تابستان 1401 )
جلد 16 شماره 2,1401 صفحات 97-89 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Adeli rad M, Afzalian A A. Piecewise Affine Modeling and Robust Model Predictive Control of a Distillation Column Considering Multiple Prediction Trajectories. JoC 2022; 16 (2) :89-97
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-898-fa.html
URL: http://joc.kntu.ac.ir/article-1-898-fa.html
عادلی راد مسعود، افضلیان علی اکبر. کنترل پیش‌بین مقاوم برای ستون تقطیر با تاکید بر مسیرهای پیش‌بینی متعدد ناشی از تقریب تکه‌ای مستوی. مجله کنترل. 1401; 16 (2) :89-97
1- دانشکده مهندسی برق، گروه کنترل، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده: (5502 مشاهده)
در این مقاله روشی جدید برای مدل سازی ستون تقطیر با استفاده از تقریب تکه ای مستوی پیشنهاد شده و برای آن یک کنترل کننده پیش بین مقاوم با در نظر گرفتن مسیرهای متعدد پیش بینی طراحی شده است. ستون های تقطیر دارای رفتاری به شدت غیرخطی و پیچیده هستند. از این رو مدل سازی دینامیکی این سیستم ها با ساده سازی هایی همراه است. مدل سازی تکه ای مستوی قابلیت تقریب سیستم های غیرخطی را با دقت بالا و در بازه عمکردی وسیع دارد. طراحی کنترل کننده پیش بین برای سیستم های تکه ای مستوی به دلیل تغییر پارامترهای سیستم در زیر فضاهای مختلف از فضای حالت، با مشکل وجود مسیرهای متعدد پیش بینی مواجه است. این موضوع سبب افزایش نمایی حجم محاسبات با افزایش طول افق پیش بینی می گردد. در این مقاله برای اولین بار یک روش شبه بهینه برای حل مسائل MIQP در کنترل پیش بین با وجود نایقینی و اغتشاش مورد استفاده قرار گرفته و همچنین راه کاری برای تعمیم این روش برای حل مسائل NP ارائه می شود. ابتدا یک ستون تقطیر مربوط به واحد بوتان زدایی در پالایشگاه های گازی پارس جنوبی به روش تکه ای مستوی مدل شده و با استفاده از مدل غیرخطی اعتبارسنجی می شود. سپس یک کنترل کننده پیش بین لوله ای با در نظر گرفتن مسیرهای پیش بینی متعدد طراحی می شود. برای کاهش حجم محاسبات از یک روش شبه بهینه در فاز پیش بینی استفاده می شود که حجم محاسبات آن حداکثر متناسب با افق پیش بینی افزایش می یابد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
تخصصي
دریافت: 1400/6/22 | پذیرش: 1400/10/17 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1400/10/29
دریافت: 1400/6/22 | پذیرش: 1400/10/17 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1400/10/29
فهرست منابع
1. [1] P. Petsagkourakis, W. P. Heath, and C. Theodoropoulos, "Stability analysis of piecewise affine systems with multi-model predictive control," Automatica, vol. 111, p. 108539, 2020. [DOI:10.1016/j.automatica.2019.108539]
2. [2] A. Pavlov, I. Shames, and C. Manzie, "Minimax strategy in approximate model predictive control," Automatica, p. 108649, 2019. [DOI:10.1016/j.automatica.2019.108649]
3. [3] F. Ke, Z. Li, and C. Yang, "Robust Tube-Based Predictive Control for Visual Servoing of Constrained Differential-Drive Mobile Robots," IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 65, pp. 3437-3446, 2018. [DOI:10.1109/TIE.2017.2756595]
4. [4] J. Xu and L. Xie, "2 - Piecewise affine systems," in Control and Estimation of Piecewise Affine Systems, J. Xu and L. Xie, Eds., ed: Woodhead Publishing, 2014, pp. 17-39. [DOI:10.1533/9781782421627.17]
5. [5] R. Iervolino, D. Tangredi, and F. Vasca, "Lyapunov stability for piecewise affine systems via cone-copositivity," Automatica, vol. 81, pp. 22-29, 2017. [DOI:10.1016/j.automatica.2017.03.011]
6. [6] M. Adelirad and A. A. Afzalian, "Multiple prediction trajectories in MPC for PWA systems," in 2020 28th Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), 2020, pp. 1-6. [DOI:10.1109/ICEE50131.2020.9260767]
7. [7] M. Peña, E. F. Camacho, and S. Piñón, "Hybrid Systems for Solving Model Predictive Control of Piecewise Affine System," IFAC Proceedings Volumes, vol. 36, pp. 57-62, 2003. [DOI:10.1016/S1474-6670(17)36407-8]
8. [8] M. S. Ghasemi and A. A. Afzalian, "Robust tube-based MPC of constrained piecewise affine systems with bounded additive disturbances," Nonlinear Analysis: Hybrid Systems, vol. 26, pp. 86-100, 2017. [DOI:10.1016/j.nahs.2017.04.007]
9. [9] K. Hariprasad and S. Bhartiya, "An Efficient and Stabilizing Model Predictive Control of Switched Systems," IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 62, pp. 3401-3407, 2017. [DOI:10.1109/TAC.2016.2613909]
10. [10] A. P. Tharadevi, G. G. Devadhas, and M. M. Shinu, "Survey on Different Control Schemes for Distillation Columns," in 2018 International Conference on Control, Power, Communication and Computing Technologies (ICCPCCT), 2018, pp. 605-609. [DOI:10.1109/ICCPCCT.2018.8574247]
11. [11] Y. Shin, R. Smith, and S. Hwang, "Development of model predictive control system using an artificial neural network: A case study with a distillation column," Journal of Cleaner Production, vol. 277, p. 124124, 2020. [DOI:10.1016/j.jclepro.2020.124124]
12. [12] P. Rofouie and M. Shahrokhi, "Model Predictive Inferential Control of a Distillation Column," Journal of Chemical and Petroleum Engineering, vol. 44, pp. 31-42, 2011.
13. [13] S. Skogestad, "Dynamics and Control of Distillation Columns - A Critical Survey," IFAC Proceedings Volumes, vol. 25, pp. 11-35, 1992. [DOI:10.1016/S1474-6670(17)50966-0]
14. [14] B. Medi and H. Bakuei Katrimi, "Dynamic Simulation and Control of the Demethanizer Unit in Natural Gas Refining Plant," joc-isice, vol. 14, pp. 47-61, 2020. [DOI:10.29252/joc.14.2.47]
15. [15] م. رزازان و ا. رمضانی، "دفع اثر اغشاشات ورودی و خروجی و تضعیف نویزهای وارد بر فرآیند برج تقطیر نفت خام با استفاده از یک ساختار فیلتر شده الگوریتم کنترل پیش‌بین تعمیم یافته،" پژوهش نفت، vol. 26،
16. pp. 57-67، 2016.
17. [16] S. Skogestad and M. Morari, "Understanding the dynamic behavior of distillation columns," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol. 27, pp. 1848-1862, 1988. [DOI:10.1021/ie00082a018]
18. [17] F. Borrelli, M. Baotić, A. Bemporad, and M. Morari, "Dynamic programming for constrained optimal control of discrete-time linear hybrid systems," Automatica, vol. 41, pp. 1709-1721, 2005. [DOI:10.1016/j.automatica.2005.04.017]
19. [18] A. K. Jana, "Differential Geometry-Based Adaptive Nonlinear Control Law: Application to an Industrial Refinery Process," IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 9, pp. 2014-2022, 2013. [DOI:10.1109/TII.2012.2228661]
20. [19] R. Castro, J. Alvarez, and J. Alvarez, "Nonlinear disturbance decoupling control of a binary distillation column," Automatica, vol. 26, pp. 567-572, 1990. [DOI:10.1016/0005-1098(90)90027-F]
21. [20] P. O. G. Company, "PROCESS DATA SHEET FOR DEBUTANISER 107-C-102," in SPP-1516-107-C-102, ed: CONSORTIUM of GHORB, IOEC, ISOICO, and SAFF, 2008.
22. [21] P. O. G. Company, "NGL Fractionation Process Flow Diagram," in PFD-1516-107-0020-0001, ed: CONSORTIUM of GHORB, IOEC, ISOICO, and SAFF, 2008.
23. [22] K. Hariprasad and S. Bhartiya, "A computationally efficient robust tube based MPC for linear switched systems," Nonlinear Analysis: Hybrid Systems, vol. 19, pp. 60-76, 2016. [DOI:10.1016/j.nahs.2015.07.002]
24. [23] P. O. G. Company, "NGL Fractionation Process Flow Diagram," in PFD-1516-107-0020-0002, ed: CONSORTIUM of GHORB, IOEC, ISOICO, and SAFF, 2008.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
