تصميم التحكم متعدد الدوائر على أساس تحليل حساسية الحالة المستقرة MULTI-LOOP CONTROL DESIGN BASED ON STEADY STATE SENSITIVITY ANALYSIS Salmin, S. Alshamaali 1 Ali, H. Al-Shatri 1,2* Arshad, Ahmad 2,3 ملخص البحث: تقترح هذه الورقة البحثية نظام تحكم متعدد الدوائر لعمليات التقطير متعددة المتغيرات باستخدام أسلوب التصميم التحليلي، المبني على تحليل الحساسية للحالة المستقرة. تهدف طريقة التصميم هده إلى اختيار أفضل اقتران لعوامل التحكم لعمليات متعددة المدخلات والمخرجات (MIMO) التي تحتوي على عمليات تراكمية. ويهدف هذا الأسلوب أساسًا إلى الحفاظ على نقاء البنزين في المنتج العلوي والشوائب في المنتج السفلي: ضمن المواصفات المقبولة، مع القضاء على تداخل البيني في العملية، وتشغيل البرج في ظروف أمانة. تتطلب هذه الطريقة تغييرًا تدريجيًا في المتغيرات المُتحكّم بها لدوائر المفتوحة. ومنها يتم تحليل حساسية الحالة المستقرة للمتغيرات الُتحكّم للتغيرات الحاصلة في المتغيرات المُتحكّم بها باستخدام مصفوفة الاوزان النسبية (RGA). وقد تم ضبط الدوائر المتعددة بشكل مستقل بناءً على السلوكيات المميزة للعملية باستخدام قواعد زيجلر-نيكولز وقواعد زيجلر-نيكولز المحسنة لتحديد اوزان المسيطرات. ويتم تحديد اقتران المدخلات والمخرجات المرشحة، ومن ثم يتم التحقق منها باستخدام المحاكاة والتحليل الديناميكي. توضح النتائج أن التكوين (LV) يوفر أداءً صارم متفوقًا مع استقرار سريع ومتوازن للدائرة المغلقة عندما تكون الاضطرابات الكبيرة في معدل تدفق للتغذية ومكونات تيار التغذية . ABSTRACT This paper proposes multi-loop control for multivariable distillation processes using analytical design method, based on steady state sensitivity analysis. The design method is aimed to select the best controller pairings for multi-input multi-output (MIMO) processes containing integrators process. Essentially, for keeping the purity of benzene in the top product and impurity in the bottom: under acceptable specification, eliminating the process interaction, and operate the column in safety condition. This method requires step change in the manipulated variables of open loops. The steady state sensitivity of controlled variables to changes in the manipulated variables is analyzed using the relative gains array (RGA). The multi-loops were tuned independently based on the process distinctive behaviours using Ziegler-Nichols and modified Ziegler-Nichols rules to determine the controller gains. The candidate input-output parings are identified and then investigated using simulation and dynamic analysis. The results demonstrate that LV-configuration provided the superior robust performance with fast and well-balanced closed-loop stability for large load disturbances in feed flow rate and feed composition. Keywords: (Steady state sensitivity analysis, distillation column, control design, relative gains array)

تصميم التحكم متعدد الدوائر على أساس تحليل حساسية الحالة المستقرة Salmin, S. Alshamaali 1 Ali, H. Al-Shatri 1,2* Arshad, Ahmad 2,3

البحث العلمي ابحاث المجلة | الابحاث المنشورة

تصميم التحكم متعدد الدوائر على أساس تحليل حساسية الحالة المستقرة


MULTI-LOOP CONTROL DESIGN BASED ON STEADY STATE SENSITIVITY ANALYSIS


المؤلف Salmin, S. Alshamaali 1 Ali, H. Al-Shatri 1,2* Arshad, Ahmad 2,3
محكمة نعم
الدولة اليمن
سنة النشر 2025
الشهر December
المجلد 12
العدد 21
DOI https://aust.uni.ye/contentCustom.php?pid=515&menu=showNumM&page=193
ISSN 2410-1818
نوع المحتوى بحوث ومقالات
اللغة العربية
قواعد المعلومات HumanIndex
رابط المحتوى تحميل PDF

الملخص

ملخص البحث: تقترح هذه الورقة البحثية نظام تحكم متعدد الدوائر لعمليات التقطير متعددة المتغيرات باستخدام أسلوب التصميم التحليلي، المبني على تحليل الحساسية للحالة المستقرة. تهدف طريقة التصميم هده إلى اختيار أفضل اقتران لعوامل التحكم لعمليات متعددة المدخلات والمخرجات (MIMO) التي تحتوي على عمليات تراكمية. ويهدف هذا الأسلوب أساسًا إلى الحفاظ على نقاء البنزين في المنتج العلوي والشوائب في المنتج السفلي: ضمن المواصفات المقبولة، مع القضاء على تداخل البيني في العملية، وتشغيل البرج في ظروف أمانة. تتطلب هذه الطريقة تغييرًا تدريجيًا في المتغيرات المُتحكّم بها لدوائر المفتوحة. ومنها يتم تحليل حساسية الحالة المستقرة للمتغيرات الُتحكّم للتغيرات الحاصلة في المتغيرات المُتحكّم بها باستخدام مصفوفة الاوزان النسبية (RGA). وقد تم ضبط الدوائر المتعددة بشكل مستقل بناءً على السلوكيات المميزة للعملية باستخدام قواعد زيجلر-نيكولز وقواعد زيجلر-نيكولز المحسنة لتحديد اوزان المسيطرات. ويتم تحديد اقتران المدخلات والمخرجات المرشحة، ومن ثم يتم التحقق منها باستخدام المحاكاة والتحليل الديناميكي. توضح النتائج أن التكوين (LV) يوفر أداءً صارم متفوقًا مع استقرار سريع ومتوازن للدائرة المغلقة عندما تكون الاضطرابات الكبيرة في معدل تدفق للتغذية ومكونات تيار التغذية .


Abstract

ABSTRACT This paper proposes multi-loop control for multivariable distillation processes using analytical design method, based on steady state sensitivity analysis. The design method is aimed to select the best controller pairings for multi-input multi-output (MIMO) processes containing integrators process. Essentially, for keeping the purity of benzene in the top product and impurity in the bottom: under acceptable specification, eliminating the process interaction, and operate the column in safety condition. This method requires step change in the manipulated variables of open loops. The steady state sensitivity of controlled variables to changes in the manipulated variables is analyzed using the relative gains array (RGA). The multi-loops were tuned independently based on the process distinctive behaviours using Ziegler-Nichols and modified Ziegler-Nichols rules to determine the controller gains. The candidate input-output parings are identified and then investigated using simulation and dynamic analysis. The results demonstrate that LV-configuration provided the superior robust performance with fast and well-balanced closed-loop stability for large load disturbances in feed flow rate and feed composition. Keywords: (Steady state sensitivity analysis, distillation column, control design, relative gains array)

تحميل البحث (PDF)