دانلود مقاله شبیه سازی دینامیکی و طراحی سیستم کنترل برای یک رآکتور CSTR
مقدمه
بهره برداری مطلوب از واحدهای صنعتی از نظر فنی و اقتصادی بدون استفاده از سیستم های کنترل اتوماتیک تقریباً عملی غیرممکن می¬باشد و ازطرفی عدم توجه به مسائل ناشی از تنظیم نادرست کنترل¬کننده¬ها ضررهای جبران ناپذیری را وارد می آورد. کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی برای بهبود راندمان و افزایش طول عمر مستلزم دو مسئله عمده زیر می باشد:
الف)طراحی سیستم کنترل مناسب برای فرآیند مربوطه
ب)تنظیم سیستم کنترل مناسب برای فرآیند مربوطه
تنظیم بهینه کنترل¬کننده¬ها در بهبود عملکرد و بهره¬برداری مطمئن و اقتصادی¬تر سیستم های صنعتی نقشی اساسی بازی می کند. مرور زمان و تغییر پارامترهای سیستم، کنترل کننده ها را از تنظیم بهینه خارج می¬کند. تنظیم مجدد این کنترل کننده ها هر از چند گاهی لازم می¬باشد. اغلب مشاهده می شود که از همان ابتدای تحویل سیستم به علت وقت¬گیر بودن، پیمانکاران علاقه ای به تنظیم بهینه از خود نشان نمی¬دهند. لذا تنظیم بهینه کنترل کننده ها در سیستم های صنعتی از اهمیت بالائی برخوردارمی باشد.
کنترل کننده خودکار با مقایسه مقدار واقعی خروجی پروسه با مقدار مطلوب اختلاف آنها را تعیین و سیگنال کنترلی تولید می کند که خطا را تا صفر یا مقدار کوچکی کاهش می دهد. تولید سیگنال کنترل به وسیله کنترل کننده خودکار را عمل کنترل می نامند. در کنترل¬کننده-ها، سیگنالها معمولاً استاندارد هستند در مورد سیگنالهای الکتریکی، دو نوع استاندارد متداول است.
الف)جریان: دو محدوده استاندارد جریان الکتریکی متدوال است. یکی محدوده MA ۲۰ – ۰ و دیگری MA ۲۰ – ۴ که استاندارد این نوع بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
ب)ولتاژ: دو محدوده استاندارد ولتاژ متدوال است. یکی v ۱۰ – ۰ و دیگری v ۲۴ – ۰
کنترل کننده ها بطور کلی شامل اجزاء زیر هستند:
۱-اجزاء اصلی: شامل یک تقویت کننده با بهره زیاد که در مسیر پیشرو قرار دارد.
۲-اجزاء RC: مدار RC معمولاً در فیدبک قرار می گیرد.
انواع کنترل¬کننده¬هایی که بطور وسیع مورد استفاده قرار می¬گیرند عبارتند از تناسبی (P)، تناسبی-انتگرال¬گیر (PI)، تناسبی-مشتق¬گیر (PD)، تناسبی-انتگرال¬گیر-مشتق¬گیر (PID).
مقدمه ای بر کنترل
کنترل یکی از شاخه های علوم مهندسی و علمی است که در مورد چگونگی تسلط بر پدیده ها و هدایت رفتار آنها صحبت می کند. شاید تولد این علم به زمان انسانهای نخستین بازگردد. از آن روز تاکنون علم کنترل پیشرفت های زیادی نموده است. در صنعت با فرآیندهای صنعتی که بسیار متنوع و متفاوت می باشد برای کنترل آنها اصول و اجزای کمابیش مشابهی وجود دارد. همانطورکه می دانیم طراحی کلیه واحد های شیمیایی در حالت پایا (steady state) انجام می شود. وجود اغتشاشات در شرایط عملیاتی همواره شرایط پایا را بر هم می زند. لذا به منظور نگهداشتن فرآیند در مسیر مطلوب استفاده از سیستم کنترل اجتناب ناپذیر می باشد.
فهرست مطا لب
عنوان صفحه
مقدمه ……………………..۱
فصل اول – کنترل فرآیند
مقدمه¬ای بر کنترل………………………..۳
تقسیم¬بندی سیستم کنترل …………..۶
روشهای کنترل (خطی و غیرخطی) ……………………..۸
ابزارهای اندازه گیری ………………..۱۲
انواع شیر های کنترل ……………۱۴
کنترل کننده ها ………………..۱۸
انواع کنترل کننده ها ……………….۱۹
فصل دوم – مدلسازی
توصیف فرآیند ………………..۲۳
شناسایی ومدلسازی سیستم های کنترل…………………۲۵
مدلسازی دینامیکی………………………………………۲۶
شبیه سازی فرآیند در Simulink ……………………………۳۱
فصل سوم -تعیین پارامتر های کنترل
بررسی مدار حلقه باز فرآیند …………………….۳۵
بررسی مدار حلقه بسته فرآیند……………. ۴۶
ردیابی مدل با اثر متقابل…………. ۴۷
سنجش تداخل………………………………۴۸
تنظیم پارامتر های کنترل ………………۵۲
روش سعی و خطا ………………………۵۲
روش زیگلر نیکولز Z-N ………………………۵۷
روش IMC ………………………۶۴
بحت و نتیجه گیری ………………..۷۰
ضمیمه A……………………..۷۱
ضمیمه B ……………..۷۲
منابع ………………………….۷۸
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل ۱راکتور CSTR به همراه اطلاعات فرآیندی ………..۲۳
شکل ۲ شبیه سازی راکتور CSTR توسط نرم افزار MATLAB………..۳۱
شکل ۳ مدل باز شده راکتور CSTR ……….۳۲
شکل ۴ مدل باز شده دینامیک جرمی راکتور …………..۳۳
شکل ۵ مشخصات شیر مدلسازی شده ……………….۳۴
شکل ۶ علامت های شیر کنترل در P&ID ……….۷۱
شکل ۷ سنسورها ………..۷۲
شکل ۸ ترانسمیتر ……………..۷۳
شکل ۹ پوزیشنر …………..۷۴
شکل ۱۰ مشخصه شیر کنترل در شرکتهای مختلف تجاری …………..۷۵
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول ۱ فرآیندی ابزار دقیق …………………۶
جدول ۲ پارامتر های کنترل در روش مدار بسته Z-N ………۵۸
جدول ۳ پارامترهای مدار بسته Z-N ……. ۵۹
جدول ۴ مقایسه روش Z-N………..۷۰
جدول ۵ میزان باز بودن شیر …………….۷۶
جدول ۶ مشخصه شیر کنترل ……………..۷۷
فهرست نمودار ها
عنوان صفحه
نمودار ۱ پاسخ مدار باز دما نسبت به تغییرات در خروجی ……….۳۷
نمودار ۲ پاسخ مدار باز دما نسبت به دمای Th ………۳۸
نمودار ۳ پاسخ مدار باز دما به ازای تغییر در ورودی …………..۳۹
نمودار ۴ پاسخ مدار باز دما به ازای تغییر در ورودی دمای سرد ….۴۰
نمودار ۵ پاسخ مدار باز دما به ازای تغییر در m1 ………۴۱
نمودار ۶ پاسخ مدار باز به ازای تغییر غلضت ……….۴۲
نمودار ۷ پاسخ مدار باز به ازای تغییر دمای ورودی …………۴۳
نمودار ۸ پاسخ مدار باز به ازای تغییر دمای آب سرد ……….۴۴
نمودار ۹ پاسخ مدار باز به ازای تغییر دمای آب ورودی …..۴۵
نمودار ۱۰ نمودار جعبه ای سنجش تداخل ………….۴۸
نمودار ۱۱ نمودار جعبه ای کنترل دما وغلضت ……..۵۰
نمودار ۱۲ پاسخ مدار بسته دما نسبت به تغییرات در مقدار مقرر ( سعی و خطا) ….۵۲
نمودار ۱۳ پاسخ مدار بسته بر حسب در صد …………۵۳
نمودار ۱۴ مدار بسته دمای خروجی بر حسب مقدار مقرر ……..۵۴
نمودار ۱۵ مدار بسته پارامتر غلضت در مقدار مقرر ………….۵۵
نمودار ۱۶ مدار بسته تغییر در دمای ورودی بر حسب تغییر …………۵۶
نمودار ۱۷ نمودار مدار بسته آب گرم ورودی به راکتور روش Z-N ……..۶۰
نمودار ۱۸ نمودار مدار بسته در ورودی آب سرد ……..۶۱
نمودار ۱۹ پاسخ مدار بسته نسبت به تغییرات غلضت در مقدار مقرر……….۶۲
نمودار ۲۰مدار بسته تغییرات غلضت خروجی ………۶۳
نمودار ۲۱ مدار بسته تغییرات غلضت خروجی در روش IMC ……..۶۵
نمودار ۲۲ نمودار مدار بسته آب سرد خروجی ………….۶۶
نمودار ۲۳ مدار بسته تغییرات غلضت در خروجی ………………۶۷
نمودار مدار بسته ۲۴ تغییرات دمای آب گرم ورودی ……………۶۸
نمودار ۲۵ مدار بسته آب سرد ورودی ……۶۹
فرمت فایل: WORD
تعداد صفحات: 100
مطالب مرتبط