کنترل یک برج تقطیر با مدل خطی بهر وش فازی نوع- 2 بهینه سازی شده با الگوریتم ژنتیک

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 5، دوره 8، شماره 29، اردیبهشت 1396، صفحه 41-52   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

عباس عسگری¹؛ غلامرضا عرب مارکده^{* 2}؛ عباس چترایی³

¹کارشناس ارشد، مرکز تحقیقات ریز شبکه های هوشمند، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

²دانشیار - دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

³استادیار، مرکز تحقیقات ریز شبکه های هوشمند، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

چکیده

فرآیند تقطیر از فرآیندهای مهم در صنایع شیمیایی به شمار میرود و کاربرد وسیعی در این صنایع دارد. برج تقطیر به عنوان یک ابزار
محبوب نزد مهندسان شیمی به منظور جداسازی مواد مورد استفاده قرار میگیرد و متداولترین روش در جداسازی مواد میباشد. ثابت نگه داشتن
غلظت محصولات در برج تقطیر از دیدگاه کنترلی بسیار مهم است. کنترل این فرآیندهای پیچیده نیاز به روشهای هوشمند دارد تا بتواند بر اساس
رفتار سیستم، تصمیم مناسبی را برای کنترل آن اتخاذ کند. از میان روشهای هوشمند، سیستم فازی به دلیل کارآیی این روش در کنترل سیستمهای
پیچیده در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، یک کنترلکننده فازی نوع- 1 برای مدل خطی برج تقطیر طراحی شده است. در
طراحی این کنترلکننده فازی، از الگوریتم ژنتیک ) GA ( برای بهینهسازی پاسخ، استفاده شده است. نشان داده شده است که کنترلکننده فازی
عملکرد بهتری نسبت به کنترلکنندههای PI متداول دارد. سپس کنترلکننده فازی نوع- 2 جایگزین فازی نوع- 1 شده و نشان داده شده است که
عملکرد فازی- 2 از لحاظ مختلف، بهتر از فازی- 1 میباشد. در این تحقیق برای مدلسازی و پیادهسازی روشهای پیشنهادی از نرمافزار
MATLAB/SIMULINK استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

برج تقطیر؛ مدل خطی؛ کنترل غلظت؛ کنترلکننده فازی نوع- 2؛ الگوریتم ژنتیک

مراجع

[1] S. Skogestad, “Dynamics and control of distillation columns- A critical survey”, Modeling, Identification and Control, Vol. 18, No. 3, pp. 177-217, 1997.

[2] R.K. Wood, M.W. Berry, “Terminal composition control of a binary distillation column”, Chemical Engineering Sciences, Vol. 28, pp. 1707-1707, 1973.

[3]R. Irani, R. Nasimi, M. Shahbazian, “Approximate predictive control of a distillation column using an evolving artificial neural network coupled with a genetic algorithm”, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, Vol. 37, No. 5, pp. 518-535, Feb. 2015.

[4]A. George, R.M. Francis, “Model reference adaptive control of binary distillation column composition using mit adaptive mechanism”, International Journal of Engineering Research and Technology, Vol. 4, No. 6, Jun. 2015.

[5]N. Sharma, K. Singh, “Model predictive control and neural network predictive control of tame reactive distillation column”, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, Vol. 59, pp. 9–21, Sep. 2012.

[6]P. Mishra, V. Kumar, K.P.S. Rana, “A fractional order fuzzy PID controller for binary distillation column control”, Expert Systems with Applications, Vol. 42, No. 22, pp. 8533-8549, Dec. 2015.

[7]U. Kapoor, A. Rani, V. Singh, J.R.P. Gupta, “Simulation and control of reactive distillation column”, Proceeding of the IEEE/IICPE, New Delhi, pp. 1-7, Jan. 2011.

[8]J. Mo-yi, M. Lei, “The application of fuzzy control in extractive distillation column”, Proceeding of the IEEE/ICACTE, Chengdu, Vol. 6, pp. 322-324, Aug. 2010.

[9]N.N. Mohammad, N. Kasuan, M.H.F. Rahiman, M.N. Taib, “Steam temperature control using fuzzy logic for steam distillation essential oil extraction process”, Proceeding of the IEEE/ICSGRC, Shah Alam, pp. 53-58, Jun. 2011.

[10]A.K. Singh, B. Tyagi, V. Kumar, “Comparative performance analysis of fuzzy logic controller for the composition control of binary distillation column,” Proceeding of the IEEE/RAICS, Trivandrum, pp. 515-519, Sep. 2011.

[11] M. Mehrpoya, A. Vatani, S. hejazi, “Non-linear control of a distillation column using fuzzy logic and PSO optimization method”, Proceeding of the IEEE/IntelliSys, pp.1-5,17-18, Sep. 2013.

 [12] S. Javahernia, F. Masoudinia. "A new approach based on fuzzy inference system to control the product distillation column,"Journal of Current Research in Science,Vol. S (1), pp. 963-972, 2016.

[13] A. Vasičkaninová, M. Bakošová, A. Mészáros, "Fuzzy control of a distillation column", Proceeding of the ESCAPE, Vol. 26, pp. 1299–1304, June 2016.

[14]M. Miccio, B. Cosenza, "Control of adistillation column by type-2 and type-1 fuzzy logic PID controllers", Journal of Process Control, Vol. 24, No. 5, pp. 475-484, 2014.

[15]L.X.Wang, “A course in fuzzy systems and control”, Prentice-Hall international Inc., 1997.

[16] J.M.Mendel, " Type-2 fuzzy sets and systems: An overview", IEEE Computational Intelligence Magazine,Vol. 2, No. 1, pp. 20-29, 2007.

[17] H. Hani, C. Wagner, "Introduction to interval type-2 fuzzy logic controllers-towards better uncertainty handling in real world applications", IEEE Systems, Man and Cyberneticse Newsletter 27, 2009.

[18] S.N. Sivanandam, S.N. Deepa,”Introduction to genetic algorithms”, Springer Berlin Heidelberg, 2008.

[19] K.J. Astrom, K.H. Johansson, Wang Q.G., “Design of decoupled PI controllers for two-by-two systems”, IEEE Proc. on Control Theory and Applications, Vol. 149, No. 1, pp. 74-81, Jan. 2002.

[20] L. Zhang, X. Song, Y. Wu, “Theory, methodology, tools and applications for modeling and simulation of complex systems”, Proceeding of the AsiaSim/SCS AutumnSim, Beijing, China, Oct. 2016.