بخشی از مقاله
چکیده - سیستم تانکهای مرتبط از جمله سیستمهای پرکاربرد در صنایع شیمیایی هستند. این سیستمها همواره در معرض تغییرات واغتشاشات هستند، این امر موجب میشود که مدل دقیقی از فرایند در دسترس نباشد. در این مقاله یک کنترل کننده تطبیقی ارائه شده است که در آن برای شناسایی پارامترهای سیستم از روش حداقل مربعات بازگشتی و برای طراحی کنترل کننده، از روش جایابی قطب استفاده شده است. در نهایت با توجه به این که مقادیر اولیه تخمینی سیستم تاثیر به سزایی در عملکرد آن دارند، این مقادیر با روش بهینه سازی اتوماتای یادگیری تقویتی گسسته تعیین شده اند. نتایج مربوط به کنترل کننده بهینه پیشنهادی، حاکی از بهبود عملکرد آن نسبت به کنترل کننده بهینه نشده است.
- 1 مقدمه
امروزه صنایع مختلف ازجمله صنایع پتروشیمی، کاغذ سازی و... نیازمند ذخیره سازی و پمپ کردن سیالها در تانکهای مرتبط-اند. یکی از مهمترین مسائل در این صنایع، کنترل سطح سیال موجود در تانکها میباشد. هرچند تاکنون روش های کنترلی مختلفی برای این منظور بهکارگرفته شده است [1-3] ، ولی در اکثر این مطالعات فرض شده است ساختار سیستم و پارامترهای آن مشخص است. در حالی که این سیستم ها غیرخطی اند و عموما دارای پارامترها ومدل ناشناخته ای هستند. از این رو لازم است قبل از طراحی کنترل کننده، سیستم شناسایی و مدل سیستم تخمین زده شود.
هدف اصلی این مقاله، طراحی یک کنترل کننده خود تنظیم بهینه است که در آن ابتدا پارامترهای سیستم توسط روش حداقل مربعات بازگشتی تخمین زده میشوند و سپس با استفاده از یک کنترل کننده طراحی شده با روش جایابی قطب کنترل میشود ولی این نوع کنترل کنندهها در لحظات اولیه که زمان تطبیق میباشد، به خوبی عمل نمیکنند و این مشکل ناشی از تخمین نامطلوب پارامترهای اولیه سیستم توسط تخمین زن است.[12] در این مقاله مقادیر اولیه پارامترهای سیستم با روش اتوماتای یادگیری تقویتی گسسته بهینه میشوند. نتایج شبیه سازی ساختار بهینه پیشنهاد شده با پاسخ ساختار معمولی غیر بهینه، نشان دهنده بهبود عملکرد کنترل کننده پیشنهادی است.
2 -ساختار سیستم تانکهای مرتبط
سیستم در نظر گرفته شده، از دو تانک مرتبط تشکیل شده است که بر روی یک مخزن قرار گرفتهاند. - شکل . - - 1 - همان طور که در شکل - - 1 مشاهده میشود، هر تانک دارای یک ورودی و یک خروجی است. در حالت عادی نرخ فلوی ورودی و خروجی سیستم ثابت است، از این رو سطح سیال در تانک دوم که تانک مورد نظر است، ثابت باقی میماند ولی اگر اغتشاشی در سیستم رخ دهد، سطح سیال در مقدار دیگری نشست پیدا میکند. در این حالت لازم است که با تنظیم فلوی ورودی، سطح سیال به مقدار اولیهاش بازگردانده شود. فرض میکنیم H1 و H 2 به ترتیب سطوح سیال در تانکهای اول و دوم باشد. با اعمال تغییر کوچکی در حجم سیال ورودی، می توان معادلات دینامیکی برای هر تانک را به صورت زیر محاسبه کرد.
3 -کنترل سیستم با استفاده از رگولاتور خود تنظیم
در این نمودار، بلوک" تخمین" ، تخمینی از پارامترهای فرایند را به دست میآورد. بلوک "طراحی کنترل کننده" محاسبات مربوط به طراحی کنترل کننده بر اساس پارامترهای تخمینی را بر عهده دارد. بلوک " کنترل کننده" پیاده سازی کنترل کننده ای است که پارامترهای آن از بلوک طراحی کنترل کننده گرفته شده است. اعمال نشان داده شده در این نمودار را میتوان به روشهای مختلفی انجام داد. در این مقاله از روش تخمین حداقل مربعات بازگشتی برای تخمین پارامترهای مدل و از روش جایابی قطب برای طراحی کنترل کننده استفاده شده است.
