Ứng dụng điều khiển dự báo phi tuyến cho thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục
Thông tin về ngành không được cung cấp trong tài liệu.
Luận án tập trung nghiên cứu ứng dụng điều khiển dự báo phi tuyến (NMPC) cho thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục (CSTR), một hệ thống phổ biến trong công nghiệp nhưng có đặc tính động học đa biến, phi tuyến và tác động xen kênh phức tạp. Các phương pháp điều khiển tuyến tính PID truyền thống thường không đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn. Nghiên cứu chỉ ra rằng các công trình trước đây về điều khiển phi tuyến cho CSTR thường giới hạn ở hệ đơn biến, chưa xem xét đầy đủ cân bằng khối lượng và năng lượng cho jacket, hoặc chỉ dừng lại ở mô phỏng mà không áp dụng cho quy trình hóa học cụ thể. Luận án này nhằm mục tiêu thiết kế hệ điều khiển NMPC đa biến cho CSTR ở cuối dây chuyền, tập trung vào việc khử nhiễu để đảm bảo chất lượng đầu ra và đơn giản hóa thuật toán để dễ dàng ứng dụng vào sản xuất.
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc tổng hợp các công trình điều khiển phi tuyến, thiết kế và xây dựng mô hình CSTR thủy phân anhydride acetic trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu động học và điều khiển tuyến tính (PID), cũng như thiết kế và đánh giá NMPC thông qua mô phỏng và thực nghiệm trên bộ điều khiển công nghiệp AC 800M của ABB. Kết quả mô phỏng với điều khiển PID cho thấy, mặc dù hệ ổn định, nhưng khi có nhiễu đầu vào tác động đồng thời, sai lệch nồng độ sản phẩm đầu ra CA2 có thể lên tới 14%, vượt ngoài phạm vi cho phép. Để khắc phục, luận án đã đề xuất thuật điều khiển dự báo phi tuyến NMPC. Phương pháp này giải quyết bài toán điều khiển NMPC phi tuyến song tuyến phức tạp bằng cách sử dụng mô hình dự báo tuyến tính trong các cửa sổ nhỏ và dịch chuyển mô hình theo thời gian.
Kết quả thực nghiệm đã minh chứng rằng thuật điều khiển NMPC đề xuất cho CSTR thủy phân anhydride acetic có thời gian tác động nhanh hơn đáng kể so với PID (3 phút so với 10 phút cho mạch vòng nhiệt độ) và giảm sai lệch điều khiển (∆ET% từ 5% xuống 2%; ∆ECA2% từ 15% xuống 5%), ngay cả khi có nhiễu lớn. Đặc biệt, thuật toán NMPC đã được cài đặt thành công trên bộ điều khiển công nghiệp AC 800M của ABB, mở ra khả năng ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp. Luận án đóng góp mới bằng cách đề xuất thuật điều khiển NMPC cho đối tượng điều khiển dự báo phản hồi trạng thái của hệ song tuyến bất định, có hiệu quả với cả hệ song tuyến có thành phần bất định biến đổi theo thời gian.