INDUSTRIAL PNEUMATIC VALVE STICTION COMPENSATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF (M.Sc. Thesis) Abdeen_Thesis.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

زيادة الإعتمادية وكفاءة الاداء في أنظمة التحكم يعتبر من أهم مجالات الأبحاث في تحكم العمليات. فمعظم أنظمة التحكم ذات أستراتيجية هرمية، يحدد المستوى الاعلى فيها القيم المطلوبة لمتغيرات العملية والتي يتم تنفيذها ومتابعتها بواسطة عناصر المستويات الدنيا مثل الصمامات، لذلك الاستجابة الخاطئة لاحد عناصر هذه المستويات ينتج عنها تشويش لاستجابة المنظومة باكملها. أحد نواتج هذا التشويش يظهر في صورة تذبذب دائم في قيمة متغير العملية النهائي، وبالتاكيد هي من النواتج الغير مرغوب فيها، لذلك نجد أغلب الباحثون مهتمون بتحديد مصدر هذا التذبذب. يتمركز محور هذه ألاطروحة حول تقليل التذبذب الناتج من الاحتكاك السكوني في الصمامات الصناعية التي تعمل بالهواء. تم أقتراح طريقة جديدة باستخدام نظريات المرشحات المتكييفة والتحكم الذكي لتعويض التذبذب في عملية ذات أستجابة من الدرجة الاولى وتحتوي على صمام معتل كجزء منها. الطريقة المستحدثة تتكون من مرشح ذو أستجابة نبضية محدودة يتم تدريبه وتكييفه بواسطة خوارزمية التطور التفاضلي. تم قياس كفاءة الطريقة المستحدثة باستخدام برنامج محاكاة وعمليا باستخدام منظومة تحكم في خزان مياه. الطريقة المستحدثة أظهرت كفاءة عالية في تقليل التذبذب الناتج من الاحتكاك السكوني باقل طاقة مستهلكة من قبل أشارة التحكم وباقل حركة لعمود الصمام عندما تمت مقارنتها بطرق تعويضية أخري موجودة في الدراسات السابقة مثل طريقة المطرقة.

English Abstract

Increasing the reliability and performance of control systems is one of the crucial fields of studies in the process industries. Since typical control system is hierarchical in their control strategy, where the high level is responsible for determining the set-point that must be performed and tracked by the low level elements in the control loop such as actuator (valve), any unsatisfactory performance of one element in any level may distract the entire system. One type of this distraction appears as oscillatory response where the final output (process variable) is going up and down the set point in periodical basis. This why a remarkable number of researchers are interesting in how to identify the source of the oscillatory behavior in the control system and how to compensate for it. This work will focus on compensation of one of this oscillatory source that mainly occurs in pneumatic valves commonly used in industrial process today, it is called stiction (abbreviation for static friction) and it is categorized as type of nonlinearity much resemble to backlash. In This work, a new stiction compensation method in the spirit of adaptive filtering and intelligence control theories was introduced, the new compensation method was proposed for a process containing sticky valve to reduce the stiction effect to minimum without aggressive movements to the valve stem. In order to ensure stability, the method uses FIR filter (Finite Impulse Response) with weights optimized by DE algorithm (Differential Evolution).The performance of this method is validated by simulation using (Matlab / Simulink) as well as experimentally using a test-bench water tank level control loop. The proposed method demonstrated an excellent performance in reducing the oscillation, minimizing the energy supply to the control signal and reducing valve stem movements when compared with the known compensation techniques in the literature, such as the knocker method.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	El Ferik, Sami
Committee Members:	Elshafei, Moustafa and Al-Amer, Samir
Depositing User:	MOHAMED ABDEEN MOHAMED (g201202920)
Date Deposited:	28 Jun 2015 13:08
Last Modified:	01 Nov 2019 16:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139674