عنوان
شناسايي مدل و كنترل پيش‌بين تبخيركننده سيستم سردساز
نويسنده اصلي
ويسي، رسول
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
سردسازي در صنعت مواد خوراكي و دارويي، اهميت بسيار فراواني دارد. از ديرباز تاكنون آدمي با بهره‌گيري از روش‌هاي گوناگون، از يخچالي‌هاي طبيعي گرفته تا يخچال‌هاي صنعتي پيشرفته، براي نگهداري درست و طولاني از اين دسته مواد تلاش كرده است. تمركز اين پايان نامه، كنترل تبخيركننده‌ي سيستم‌هاي سردسازي فروشگاهي است. اين بازار بسيار رقابتي است و براي سازندگان مهم است كه هزينه‌هاي ساخت كمينه شوند و فرآورده‌هايي به مشتريان ارائه شود كه بازدهي و كارايي بالاتري داشته باشند. سيستم‌هاي سردسازي با چالش‌هاي بسياري روبه‌رو هستند؛ آن‌ها دستخوش دامنه‌ي گسترده‌اي از پيكربندي‌ها، پيچيدگي‌ها، ساييدگي‌هاي دروني و نقطه‌هاي كاري پويا هستند كه همگي تنظيم بهينه‌ي كنترل‌كننده‌ها را دشوار و زمان‌بر مي‌كنند. تمركز اين پايان نامه، بر روي بررسي رويكرد‌هاي كنترل داده-محور با درجه‌ي بالايي از ويژگي‌هاي بكارگيري آني است. بكارگيري آني، توانايي بهره‌گيري از سيستم در آغاز راه‌اندازي است به‌گونه‌اي كه هر گونه دست‌كاري كاربر يا كارشناس نصب‌كننده‌اي را در سيستم كنترلي از ميان بردارد. هدف كنترل تبخيركننده در اين پايان‌نامه، تنظيم دماي كابين سردسازي است درحالي‌كه بيش‌داغ بالاتر از اندازه‌ي بحراني نگه داشته شود. در راه دستيابي به كنترل اين دو متغير، تنها يك ورودي كنترل‌پذير، شير انبساط در دسترس است.
يك نامزد اميدوار كننده براي پياده‌سازي و كنترل بيش‌داغ تبخيركننده در نقطه‌هاي كاري گوناگون، كنترل خودتنظيم تناسبي-انتگرالي است كه با كمك تنظيم‌كننده‌هاي درجه دوم خطي، بهره‌هاي آن تنظيم مي‌شوند. يك بخش مهم در پياده‌سازي اين روش، شناسايي مدل رسته‌ي يكم براي بيش‌داغ است كه با بهره‌گيري از پاسخ پله‌ي سيستم، مي‌توان به اين مدل دست پيدا كرد. بيش‌داغ در سيستم‌هاي سردسازي، همانند يك مدل رسته‌ي يكم رفتار مي‌كند ولي پارامتر‌هاي آن همسان با نقطه‌ي كاري تغيير مي‌كند كه مي‌تواند انگيزه‌سازي براي بهره‌گيري از روش‌هاي تطبيقي در دانش مهندسي كنترل باشد. از آنجايي كه اين روش تنها به كنترل بيش‌داغ تبخيركننده مي‌پردازد و بر روي دماي كابين سردسازي كنترلي ندارد، در ادامه به رويكرد كنترل پيش‌بين بر پايه‌ي مدل پرداخته مي‌شود. كنترل پيش‌بين بر پايه‌ي مدل، يكي از كنترل‌كننده‌هاي توانا در زمينه‌ي كنترل سيستم‌هاي چند ورودي - چند خروجي است كه مي‌تواند در راه دستيابي به هدف‌هاي بيان شده براي سيستم تبخيركننده به كار گرفته شود. يكي از بنيادي‌ترين نياز‌هاي هر كنترل پيش‌بين بر پايه‌ي مدلي، دسترسي به مدل دقيق فرآيند است. در اين پايان‌نامه پياده‌سازي كنترل پيش‌بين بر روي سيستم تبخيركننده با بهره‌گيري از دو مدل‌سازي گوناگون انجام شده است. در راهبرد اول، برآورد پارامتر‌هاي مدل رسته‌ي يكم براي فرآيند پيگيري شده است و در راهبرد دوم از مدلي داده-محور به نام شناسايي تنك ديناميك غيرخطي (سيندي) بهره گرفته شده است. سيندي، يكي از روش‌هاي نوآور پيشرفته‌ي نوپديد است كه با بهره‌گيري از شگردهاي يادگيري ماشين در سيستم‌هاي ديناميكي، به شناسايي مدل فرآيندها مي‌پردازد. از آنجايي كه ردگيري دو خروجي سيستم، تنها با يك ورودي كنترل‌پذير چالش برانگيز است، وزن‌دهي پارامتر‌هاي كنترل پيش‌بين، به شكلي پويا و به كمك يك تابع فعال‌ساز سيگموئيدي انجام گرفته است. با اين روش ابتكاري، كنترل پيش‌بين به ردگيري دماي هواي كابين سردسازي مي‌پردازد درحالي‌كه با مقيد كردن بيش‌داغ، از سرريز شدن تبخيركننده پيشگيري مي‌كند.
در اين پايان‌نامه از نرم‌افزار متلب/سيمولينك براي شبيه‌سازي و پياده‌سازي سيستم‌هاي كنترلي بهره گرفته شده است و نرم‌افزار پايتون براي پياده‌سازي روش سيندي بكار گرفته شده است. نتيجه‌هاي به دست آمده از كنترل‌كننده‌هاي پيش‌بين ياد شده، نشان مي‌دهند كه كنترل چند ورودي – چند خروجي سيستم تبخيركننده به درستي انجام شده است. همچنين كنترل تطبيقي طراحي شده كه تنها به كنترل بيش‌داغ مي‌پردازد، داراي درجه‌ي بالايي از توانايي بكارگيري آني است كه آن را از كنترل‌كننده‌هاي ديگر برتر مي‌سازد. در پايان، كنترل‌كننده‌ي تطبيقي گسترش يافته، بر روي يك سيستم يخچال فروشگاهي نيز آزمايش شده است كه نتيجه‌هايي آن به‌درستيِ نتيجه‌هاي سيستم شبيه‌سازي شده بوده است.
شماره ركورد
214594
گرايش رشته تحصيلي
طراحي كاربردي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد مشاور
روزبه ايزدي زمان آبادي
استاد داور
محمد دانش، سعيد بهبهاني
استاد راهنما
حميدرضا ميردامادي