Identification, analysis and implementation of model predictive controller (MPC) for binary distillation column

• Autorzy: Cheikh Marouane , Lachouri Abderrazak , Mehennaoui Lamine , Arab Mohamed , Kerikeb Mohamed

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.36

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja, analiza i implementacja modelu regulatora predykcyjnego (MPC) dla kolumny destylacyjnej binarnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Distillation column is one of the important equipment in petroleum refining; it is used to separate two or more components from a homogenous fluid mixture. The aim of the present work is to identify the model of real binary distillation column installed in SKIKDA Refinery, to design a suitable controller using model predictive control (MPC) concepts. The distillation column has 36 trays with feed entering on the 27th tray it is used to separate Naphta B from Naphta C. The distillation column model was developed through an experimental identification using MATLAB Toolbox. A suitable model predictive controller was designed to enhance productivity throughout the distillation process by the use of MATLAB software simulation.

PL

Kolumna destylacyjna jest jednym z ważnych urządzeń w rafinacji ropy naftowej; służy do oddzielania dwóch lub więcej składników z jednorodnej mieszaniny płynów. Celem niniejszej pracy jest zidentyfikowanie modelu rzeczywistej binarnej kolumny destylacyjnej zainstalowanej w rafinerii SKIKDA, aby zaprojektować odpowiedni sterownik przy użyciu koncepcji sterowania predykcyjnego modelu (MPC). Kolumna destylacyjna ma 36 półek z wsadem wprowadzanym na 27 półkę, która służy do oddzielania nafty B od nafty C. Model kolumny destylacyjnej został opracowany poprzez eksperymentalną identyfikację przy użyciu MATLAB Toolbox. Odpowiedni sterownik predykcyjny modelu został zaprojektowany w celu zwiększenia wydajności w całym procesie destylacji przy użyciu symulacji oprogramowania MATLAB.

Słowa kluczowe

EN

MPC; DMC; receding horizon; step response; distillation column; system identification toolbox

PL

DMC; ustępujący horyzont; odpowiedź skokowa; kolumna destylacyjna; skrzynka narzędziowa identyfikacji systemu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 184--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cheikh Marouane

• Automatic Laboratory, 20 Août 1955 Skikda University, BP 26. Street d'El Hadaiek 21000–Algeria

• https://orcid.org/0000-0001-6718-4228

autor

Lachouri Abderrazak

• Automatic Laboratory, 20 Août 1955 Skikda University, BP 26. Street d'El Hadaiek 21000–Algeria

autor

Mehennaoui Lamine

• Automatic Laboratory, 20 Août 1955 Skikda University, BP 26. Street d'El Hadaiek 21000–Algeria

autor

Arab Mohamed

• Automatic Laboratory, 20 Août 1955 Skikda University, BP 26. Street d'El Hadaiek 21000–Algeria

autor

Kerikeb Mohamed

• Automatic Laboratory, 20 Août 1955 Skikda University, BP 26. Street d'El Hadaiek 21000–Algeria

Bibliografia

• [1] J.G. Stichlmair, J.R. Fair, Distillation: Principles and Practice, John Wiley & Sons, New York, 1998.
• [2] Skogestad, S. (1997), Dynamics and Control of Distillation Columns–A Tutorial Introduction. Trans. IChemE, Vol 75, Part A
• [3] Stichlmair, J. James R. F. (1998), Distillation: Principles and Practice.Wiley.
• [4] H.Z. Kister, Distillation Design, McGraw-Hill Inc., 1992.
• [5] Simulation dynamique et commande non linéaire des colonnes à distiller. PHD Thesis Pierre ROUCHON, L’école nationale supérieure des mines de PARIS (1990).
• [6] Nonlinear Model Predictive Control of a Distillation Column Using Wavenet Based Hammerstein Model. K. Ramesh, A. Hisyam, N. Aziz and S.R. Abd Shukor Engineering Letters 21 November 2012.
• [7] Studies on robust control of distillation columns. PHD Thesis of Sigurd. SKOGESTAD California Institue of thechnologie Pasadena, California 1987.
• [8] Application of model predictive control (MPC) tuning strategy in multivariable control of distillation control. A. Ahmad and A. Wahid Reaktor, Vol. 11 No.2, Desember 2007, Hal. : 66-70.
• [9] R.Cultler, B.L.Ramarker. Dynamic Matrix Control A Computer Control Algorithm. The American Institute of Chemical Engineering HOUSTON, TEXAS, 1979.
• [10] Skogetsad, S. and Morari, M. asystematic approach to distillation column control, Distillation and Absorption 87,Brighton, UK published in : IChemE.symp series.104 :A71 A86.
• [11] Skogetsad, S. Lundstrom, P. and Jacobson,E.W. 1990 selecting the best distillation control structure,AIChE J,36(5) :753-764.
• [12] Skogetsad, S. and Morari, M. asystematic approach to distillation column control, Distillation and Absorption 87,Brighton, UK published in : IChemE.symp series.104 :A71 A86.
• [13] Sigurd Skogestad, Manfred Morari. Control Configuration Selection For Distillation Clumns. California Institue of technologie Chemical Engineering CA91125., October 1987, Vol 33, N.10. 206-41 Pasadena,
• [14] Sigurd Skogestad, Dynamics and control of distillation columns: A tutorial Introduction. Institution of chemical Engineers 0263-8762/97 . IChemE, Vol. 75, Part A, Sept. 1997
• [15] B. Roffelꞏ B. H. Betlem, Advanced Practical Process Control. ISBN 3-540-40183-0 Springer-Verlag Berlin Heidelberg NewYork
• [16] W. L. Luyben, Practical Distillation Control. New York: VanNostrand Reinhold, 1992.
• [17] Fikar, M. and Mikleš, J. (2007). Process Modelling, Identificationand Control. Springer-VerlagBerlin Heidelberg.
• [18] Ljung, L. (1999). System Indentification - Theory for the User (2nd ed.).Prentice-Hall.
• [19] Anscombe, F. and Tukey, J. (1963) “The Examination and Analysis of Residuals”,Technomentrics, 5, No. 2, 141–160.
• [20] Cook, D. and Weisberg, S. (1982) Residuals and Influence in Regression, Chapman and Hall, New York.
• [21] Box, G. E. P. and Jenkins, G. M. (1970) Time series analysis, Holden-Day.
• [22] Ljung, L. (1995) System identification toolbox: for use with MATLAB, The Math Works Inc., Mass, USA.
• [23] Professor E. F. Camacho, Associate Professor C. Bordons (auth.)-Model Predictive (2007). control-Springer-Verlag London
• [24] Robert Haber, Ruth Bars and Ulrish Schmitz, Predictive Control in Process Engineering: From the Basics to the Applications. Wiley-VCH (2011).
• [25] Liuping Wang, Model Predictive Control System Design and Implementation Using MATLAB 2009 Springer-Verlag London Limited.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).