KFUPM ePrints

Model-based controller design for a continuous pulping reactor.

Al-Awami, Luwai Hussain (1997) Model-based controller design for a continuous pulping reactor. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
4Mb

Arabic Abstract

في هذا البحث استخدمنا نموذج " بيردو " الذي يحاكي عمل مفاعل عجن ورق من طراز " كامير " لتحليل السلوك الديناميكي والتداخلي للمفاعل ، ولتصميم نظام تحكم اوتوماتيكي له . في الجزء الأول قمنا بعمل تحليل لحساسية المتغيرات لاخارجة لتلك الداخلة في النظام ، وذلك لمعرفة أهم الدواخل ، كما قمنا بإيجاد مجموعة من الدوال التحويلية ذات الوقت المبت من الدرجة الأولى التي تظهر العلاقة بين مختلف الدواخل والخوارج ، وذلك باستخدام استجابات المفاعل لدواخل سلمية . أما دراسة التداخل فقد قمنا بها لتقرير التزاوج الأمثل بين مختلف الدواخل والخوارج ، وذلك باستخدام طريقة صف الكسب النسب (Relative Gain Array) ، طرق تحليل القيم لامفردة (Singular Value Decomposition) ، وطريقة " ميهاريس " . استنتجنا من هذا التحليل أن أفضل تزاوج هو ربط رقم الكابا بدرجة حرارة المسخن الفلي ، وربط التركيز لاقلوي لمجرى الاستخلاص بمعدل مجرى المحلول الأبيض ، وربط درجة حرارة مجرى الاستخلاص بدرجة حرارة المسخن العلوي ، وربط تركيز المواد الصلبة في مجرى الاستخلاص بالتركيز القولي لمدرى المحلول الأبيض في الجزء الثاني قمنا بمحاكاة أنظمة التحكم التقليدية ونظام تحكم من نوع المصفوفة الديناميكية (Dynamic Matrix Control< DMC) . أظهر ذلك أن أداء متحكم ذي تغزية ارتدادية وذي داخل واحد (درجة حرارة المسخن السفلي) وخارج واحد (رقم الكابا) أفضل من أداء نظام تحكم لامركزي بعدة دواخل وعدة خوارج مبني على التزاوج المذكر أعلاه . أما نظام التحكم من نوع DMC فقد كان أداءه أفضل بكثير من جميع أنواع التحكم التقليدية .

English Abstract

The Purdue model for a Kamyr digester is used in this thesis for dynamic analysis, interaction analysis and control system design. In the first part, sensitivity analysis was carried out to decide on the important inputs. Step-input response curves were used to generate a set of first-order-plus-dead-time transfer functions describing input/output relationships. Interaction analysis was carried out to determine the best variable pairing for a multi-input, multi-output (MIMO) control system using Relative Gain Array, Singular Value Decomposition and Mijares et al's Criterion. It was found that the best 4 x 4 structure is obtained by pairing the blow line Kappa number with lower heater temperature, the extraction alkali concentration with white liquor flow rate, the extraction temperature with upper heater temperature and extraction solids fraction with white liquor concentration. In the second part, conventional feedback control systems and a Dynamic Matrix Control (DMC) system were simulated. A single-input feedback controller pairing the blow line Kappa number with lower heater temperature while treating all other major inputs as disturbances performed much better than a decentralized MIMO system based on the above pairing. A DMC controller (constrained and unconstrained) with 4 outputs, 5 inputs and 2 load disturbances was remarkably superior over all conventional control structures.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:June 1997
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Al-Awami, Luwai Hussain
Committee Advisor:Sidrak, Y. L.
Committee Members:Bettayeb, Mammar and Al-Naafa, M. A. and Ashour, I.
ID Code:9762
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:48
Last Modified:25 Apr 2011 09:21

Repository Staff Only: item control page