Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The implementation of a coefficient diagram method based polynomial controller for a non-linear process with a distributed control system in a chlorine scrubber system

Murugan T. Maris, Shankar T.R. Kiruba

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 4

231--255

EN

The seawater desalination process is emerging as a substantial source of fresh water by removing salt and minerals from an infinite supply of seawater effectively. The first stage in a desalination plant is the use of chlorine gas to sterilize the microorganisms in the water. During excess chlorine leakage, an alert is activated, employees are relocated away from the site for a specific period, and dampers will be manually opened. This will cause unsafe working conditions and a waste of time. To overcome this problem, this paper proposes a coefficient diagram method based proportional integral derivative (CDM-PID) control strategy for the tune the control parameter with the distributed control system (DCS) interfaced conical tank. During operation, a 10% NaOH solution is injected into the top of the scrubber column using an ethylene-ter-polymer (ETA) designed distributor to ensure that the solution is evenly distributed across the packing surface. The three control strategies are compared to tune the control parameter with the DCS interfaced conical tank. Instead of the sodium hydroxide tank in the chlorine scrubber system, this work presents the pilot plant of DCS interfaced with two conical tank interacting systems with different liquid level heights. Here, the proposed CDM-PID controller is compared with the standard Ziegler-Nichols (ZN)-ultimate cycling method, and the internal model control (IMC) method. The results demonstrated that the proposed CDM-PID approach is superior to existing approaches in terms of low oscillation, settling period, and high robustness.

PL

Proces odsalania wody morskiej staje się znaczącym źródłem świeżej wody dzięki skutecznemu usuwaniu soli i minerałów z nieskończonych zasobów wody morskiej. Pierwszym etapem w zakładzie odsalania jest użycie chloru gazowego do sterylizacji mikroorganizmów w wodzie. Podczas nadmiernego wycieku chloru zostanie aktywowany alarm, pracownicy zostaną na pewien czas przeniesieni z terenu zakładu, a klapy zostaną ręcznie otwarte. Spowoduje to niebezpieczne warunki pracy i stratę czasu. Aby rozwiązać ten problem, w niniejszym artykule zaproponowano strategię sterowania opartą na metodzie wykresu współczynników proporcjonalno-całkująco-różniczkujących (Coefficient Diagram Method-Proportional Integral Derivative – CDM-PID) w celu dostrojenia parametru sterowania za pomocą zbiornika stożkowego połączonego z rozproszonym systemem sterowania (Distributed Control System – DCS). Podczas pracy do góry płuczki wstrzykuje się 10% roztwór NaOH za pomocą dystrybutora zaprojektowanego z etylenu-ter-polimeru (Ethylene-Ter-Polymer – ETA), aby zapewnić równomierne rozprowadzenie roztworu na powierzchni wypełnienia. Trzy strategie sterowania są porównywane w celu dostrojenia parametru kontrolnego za pomocą zbiornika stożkowego połączonego z DCS. Zamiast zbiornika wodorotlenku sodu w systemie płuczki chloru, w niniejszej pracy przedstawiono Instalację Pilotażową DCS połączoną z dwoma współpracującymi ze sobą stożkowymi układami zbiorników o różnych wysokościach poziomu cieczy. Tutaj, proponowany regulator CDM-PID jest porównywany ze standardową metodą Zieglera-Nicholsa (ZN)-Ultimate Cycling oraz metodą kontroli modelu wewnętrznego (Internal Model Control – IMC). Wyniki pokazały, że proponowane podejście CDM-PID przewyższa istniejące podejścia pod względem niskich oscylacji, okresu osiadania i wysokiej odporności.

2

Decentralized PI controller with Coefficient Diagram method incorporating feedforward controller based on inverted decoupling for two input – two output system

Wutthithanyawat Chananchai, Wangnipparnto Santi

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 9

159--166

EN

A decentralized PI controller for a TITO system of Wood-Berry distillation column process combined with inverted decoupling is designed by using the coefficient diagram method (CDM) with feedforward controller (FFC). The ability of CDM and CDM with FFC methods to design controllers for the desired transient response has been investigated for TITO system. By using the CDM adding FFC, a good and competitive performance can be achieved with faster settling time that the slight percent overshoot is neglected although an increasing control signal is provided.

PL

Przedstawiono sterowanie procesem destylacji w systemie dwa wejścia-dwa wyjścia przy wykorzystaniu metody Coefficient Diagram ze sterownikiem typu feedforward. Osiągnięto skrócenie czasu ustalania przy małym przeregulowaniu.

3

Projektowanie układu regulacji odpornej wspomagane algorytmem CDM

Giernacki W.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 4

56-60

PL

W pracy przedstawiono nową metodę syntezy układu regulacji odpornej. Scharakteryzowano podstawy metody diagramu współczynnikowego (ang. Coefficient Diagram Method) w kontekście projektowania układu oraz analizy jego właściwości. Omówiono sposoby poprawy jakości regulacji z wykorzystaniem diagramu współczynnikowego - narzędzia umożliwiającego kompleksową kontrolę odporności, stabilności i dynamiki układu. Zamieszczono przykład syntezy układu regulacji odpornej z obiektem stabilnym minimalnofazowym oscylacyjnym przy użyciu algorytmu CDM i analizę właściwości układu w oparciu o diagram współczynnikowy. Wyniki badań symulacyjnych potwierdziły skuteczność proponowanego rozwiązania.

EN

In a paper a new method of synthesis of robust control system is presented. Basis of Coefficient Diagram Method in the system designing context and its properties analysis, were characterized. Methods of control quality improvement on the basis of the coefficient diagram - a tool which the complex control of robustness, stability and system's dynamics enables, were discussed. The example of robust control system synthesis for oscillatory minimum-phase plant by CDM algorithm and system properties analysis by coefficient diagram, were placed. The results of simulations confirmed the effectiveness of the proposed solution.

4

Algorytm odpornego sterowania adaptacyjnego - DACDM

Giernacki W.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 12

1100-1104

PL

W artykule przedstawiono studium przypadku nad nową, autorską metodą odpornego sterowania adaptacyjnego - DACDM. Celem proponowanego algorytmu jest wyznaczenie regulatora odpornego na niepewność parametryczną, pracującego w układzie adaptacyjnym. Novum w syntezie regulatora stanowi wykorzystanie trójstopniowej kontroli odporności układu. Przeprowadzone badania numeryczne potwierdzają skuteczność proponowanego rozwiązania.

EN

The paper presents a case study on a new, original, robust adaptive control method - DACDM [1]. The design of a controller robust to parametric uncertainty and working in the adaptive system is an aim of proposed algorithm. The DACDM procedure combines advantages of both control techniques - robust and adaptive. A novelty in the controller synthesis is the use of three stage system robustness control (by the use of coefficient diagram [2], optional step of the robustness index optimization [3], the use of adaptation mechanisms [4]). The case study is performed for the linear model SMFNO (stable, minimum-phase, non-oscillatory) described by equation 1 in the structure of the control system of Figure 1. The proposed algorithm from Figure 2 uses table 2 [5] for the selection of controller structure and design specifications [2] specified by equations 4 and 6. The use of the equation 16 enables to introduce the averaged model to the adaptive control system and the change of parametric uncertainty vector. The case study highlights the clarity of the design procedure. The coefficient diagram analysis (Fig.3) and results of conducted numerical studies (Fig. 4, Fig. 5, Fig. 8) confirm the effectiveness of the proposed solution in relation to the selected SMFNO model.

5

Wpływ tolerancji parametrów filtra wyjściowego i obciążenia na sterowanie PID/CDM jednofazowego inwertera napięcia

Rymarski Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 10

114-117

PL

W artykule omówiono problem dopuszczalnej tolerancji doboru parametrów filtra wyjściowego jednofazowego inwertera napięcia do systemu UPS względem wartości nominalnych wyliczonych pierwotnie oraz wpływu zmiany obciążenia biorąc pod uwagę własności dynamiczne inwertera z układem regulacji wykorzystującym dyskretyzowaną metodę "coefficient diagram method". Oszacowano dopuszczalny zakres zmian parametrów filtra wyjściowego. Przedstawiono badania modelu eksperymentalnego.

EN

The paper presents the problem of the acceptable tolerance of the parameters of the single phase voltage source inverter (for UPS) output filter relatively to the primarily calculated nominal values and the influence of the load change taking into consideration the inverter dynamic properties for the control system based on the coefficient diagram method. The acceptable range of the output filter parameters change has been estimated. The measurements of the experimental model are shown.

6

Alternatywne techniki regulacji w inwerterach napięcia stosowanych w sytemach UPS

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 1

70-74

PL

Regulatory cyfrowe stosowane w inwerterach napięcia stosowanych w systemach UPS należy zwykle (z wyjątkiem regulatora rozmytego) projektować w oparciu o dyskretny model inwertera obejmujący obliczenia filtra wyjściowego dla przewidywanego obciążenia i typ modulacji PWM. Nawet układy regulacji z identyfikacją stopnia mocy wymagają przyjęcia wstępnego modelu. Artykuł przedstawia nowy uniwersalny dyskretny model inwertera zastosowany w alternatywnych metodach sterowania inwerterami bazujących na lokowaniu biegunów funkcji przejścia układu zamkniętego zarówno opartych na zadawaniu współczynników wielomianów regulatora, jak i na regulatorze stanu. Przedstawiono także problem wystarczająco dokładnej estymacji nie mierzonych zmiennych stanu dla skokowych zmian prądu obciążenia. Symulacje oraz pomiary napięcia wyjściowego trójfazowych inwerterów z różnymi metodami sterowania wykorzystującymi opisany dyskretny model pozwalają na wstępną ocenę alternatywnych technik regulacji.

EN

The digital controllers implemented in voltage source inverters for UPS (excluding fuzzy-controllers) should be designed using the discrete VSI model that takes in care the output filter calculations for the predicted load and PWM type. Even the control systems with the adaptive regulators require the initial model assignment. The paper presents the new universal discrete inverter model implemented in the alternative inverter control methods based as well on the pole-placement polynomial approach methods of an inverter control as the pole-placement state space approach methods. There is presented the problem with the sufficiently accurate estimation of the non measured state variables for the step changes of the load current. The simulations and measurements of the output voltage of the three-phase inverters with controllers designed basing on the described discrete model enable the initial estimation of the alternative control methods.

7

Analiza możliwości redukcji zniekształceń napięcia wyjściowego 3-fazowych inwerterów napięcia dla nieliniowego obciążenia prostownikowego

Rymarski Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 4

127-132

PL

Artykuł przedstawia analizę możliwości redukcji zniekształceń napięcia wyjściowego 3-fazowych inwerterów napięcia dla typowego nieliniowego obciążenia prostownikowego typu RC. Wykazano, że nie zawsze jest możliwe efektywne obniżenie tych zniekształceń dla wybranego punktu pracy inwertera, bez względu na rodzaj stosowanego sprzężenia zwrotnego. Przedstawiono prostą, ale pozwalającą uzyskać akceptowalne zniekształcenia napięcia wyjściowego, metodę całościowego, równoczesnego projektowania 3-fazowego stopnia mocy i dyskretnego regulatora.

EN

This paper presents an analysis of distortion reduction of the 3-phase VSI output voltage for a typical nonlinear load - the rectifier RC load. It is shown that effectively lowering distortions is not always possible for the chosen operating point of the inverter, no matter what control loop is used. A simple but effective design method of the 3-phase VSI power stage and the discrete control loop is presented.

8

Projektowanie jednofazowego inwertera napięcia małej mocy dla nieliniowego obciążenia

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 11

48-51

PL

Artykuł przedstawia projekt jednofazowego inwertera napięcia małej z dwoma pętlami sprzężenia zwrotnego: wewnętrzną z regulatoren typu PID/CDM (Coefficient Diagram Method) i zewnętrzną z dołączonym regulatorem typu "repetitive controller" (RPC). Projekt RPC jest znacząco uproszczony dzięki własnościom dyskretnego regulatora PID/CDM, co do tej pory nie było prezentowane. Parametry dyskretnego modelu inwertera zostały uzależnione od jego obciążenia. Wewnętrzna pętla sprzężenia zwrotnego PID/CDM tłumi zakłócenia napięcia wyjściowego po skokowych zmianach obciążenia, zewnętrzna pętla RPC tłumi harmoniczne będące typowego nieliniowego obciążenia prostownikowego RC i wynikiem wprowadzenia czasu martwego przełączania kluczy inwertera. Tylko taki całościowy projekt umożliwia uzyskanie zadowalającej jakości napięcia wyjściowego dla typowych obciążeń systemów UPS.

EN

The paper presents the design of the VSI inverter with the internal feedback loop with the PID/CDM (Coefficient Diagram Method) controller and the external loop with the "plug-in" repetitive controller (RPC). The design of the RPC can be significantly simplified owing properties of the discrete PID/CDM controller what wasn't presented before. The parameters of the discrete inverter model are dependant on the inverter load. The internal PID/CDM feedback loop dumps the output voltage disturbances after the step load changes, the external RPC loop dumps the harmonics that are the result of the typical non-linear rectifier RC load and the result of the deadtime. Only such a complex design enables the sufficient quality of the inverter output voltage for the typical load of the UPS systems.

9

Zagadnienia projektowe jednofazowych inwerterów napięcia w układach UPS

Rymarski Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 11

40-41

PL

Projekt inwertera napięcia przeznaczonego do systemów UPS należy zacząć od analizy widma napięciowego sygnału prostokątnego na wyjściu stopnia mocy (sygnał PWM-AC) w celu doboru typu modulatora PWM. Następnie wylicza się parametry filtru LC, tak aby sygnał wyjściowy inwertera pracującego w stanie ustalonym spełniał wymagania normy IEEE-519. Dla przybliżonego ciągłego modelu inwertera, na podstawie analizy impedancji wyjściowej inwertera pracującego ze sprzężeniem zwrotnym dobiera się typ regulatora. Ostatecznie wyliczane są parametry cyfrowego układu regulacji dla dyskretnego modelu inwertera wykorzystując metodę "Coefficient Diagram Method". Przedstawiono wpływ impedancji obciążenia na własności dynamiczne projektowanego inwertera. Stałą czasową (w metodzie CDM) inwertera pracującego z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego dobrano w celu uzyskania dostatecznej odporności układu na zmiany impedancji obciążenia.

EN

The design of an inverter dedicated for a UPS system begins with the analysis of the PWM-AC voltage spectrum. Output filter parameters are calculated to meet the requirements of the IEEE-519 standards for the steady state inverter mode. The discussion of the inverter output impedance in comparison to the type of controller is based on the continuous model of the inverter. Finally, the parameters of the digital controller for the discrete inverter model are computed using the Coefficient Diagram Method. The influence of the load impedance on the dynamic properties of the inverter is presented. The time constant of the inverter closed loop system is selected to ensure sufficient system robustness.