Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng điều khiển dự báo phi tuyến cho thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục

Luận án chọn đề tài nghiên cứu “Ứng dụng điều khiển dự báo phi tuyến cho thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục” trong đó có đủ 4 trạng thái có điều kiện ràng buộc với định hướng ứng dụng cho thiết bị phản ứng đầu cuối, tập trung vào mục tiêu khử các nhiễu để đảm bảo chất lượng đầu ra. Đồng thời thuật toán điều khiển NMPC đề xuất cần được đơn giản hóa sao cho dễ dàng ứng dụng được vào sản xuất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng điều khiển dự báo phi tuyến cho thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG MAI THỊ ĐOAN THANH ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO PHI TUYẾN CHO THIẾT BỊ PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Mã số: 62.52.02.16 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Giáo viên hƣớng dẫn 1. PGS. TS. Bùi Quốc Khánh 2. PGS. TS. Đoàn Quang Vinh Đà Nẵng - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng dẫn của tập thể các nhà khoa học và các tài liệu tham khảo đã trích dẫn. Kết quả nghiên cứu là trung thực và chƣa đƣợc công bố trên bất cứ một công trình nào khác. Tác giả luận án Mai Thị Đoan Thanh MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU ĐƢỢC SỬ DỤNG CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của luận án .................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án ......................................................... 1 3. Đối tƣợng, phạm vi và phƣơng pháp nghiên cứu ................................ 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................. 2 5. Bố cục của luận án ............................................................................... 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CÓ KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC CSTR ................................................................................ 4 1.1. LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ PHẢN ỨNG HÓA HỌC ............................... 4 1.1.1. Định nghĩa thiết bị phản ứng ......................................................... 4 1.1.2. Lý thuyết cơ bản về phản ứng hóa học .......................................... 4 1.2. PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG HÓA HỌC VÀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ........ 6 1.2.1. Phân loại phản ứng hóa học: .......................................................... 6 1.2.2. Phân loại thiết bị phản ứng: ........................................................... 7 1.3. ĐỘNG HỌC CHUNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CÓ THỂ TÍCH KHÔNG ĐỔI .................................................................................................................. 7 1.3.1. Phƣơng trình cân b ng khối lƣợng ................................................ 8 1.3.2. Phƣơng trình cân b ng thành phần của phản ứng.......................... 8 1.3.3. Phƣơng trình cân b ng năng lƣợng ................................................ 9 1.4. ĐỘNG HỌC THIẾT BỊ PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC (CSTR – CONTINUOUS STIRRED TANK REACTOR) ............................. 10 1.4.1. Khái quát chung về thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục........... 10 1.4.2. Cấu trúc phổ biến CSTR trong công nghiệp................................ 11 1.4.3. Động học quá trình của một thiết bị phản ứng ............................ 12 1.5. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CSTR 13 1.5.1. Phân tích các biến ........................................................................ 13 1.5.2. Xác định bậc tự do của mô hình .................................................. 14 1.5.3. Đánh giá tính xen kênh và tính phi tuyến .................................... 15 1.6. TÓM TẮT NHỮNG CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ GẦN ĐÂY VỀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC CSTR ............ 16 1.6.1. Những công trình nghiên cứu về động học quá trình thiết bị phản ứng khuấy trộn liên tục CSTR ......................................................................... 16 1.6.2. Những công trình nghiên cứu về điều khiển phản hồi tuyến tính dùng bộ PID và các biến thể ............................................................................ 16 1.6.3. Những công trình nghiên cứu về điều khiển phi tuyến ............... 18 1.6.4. Những công trình nghiên cứu có phƣơng trình cân b ng năng lƣợng của nƣớc trong jacket ............................................................................. 20 1.6.5. Các công trình nghiên cứu dùng MPC để điều khiển thiết bị phản ứng CSTR ......................................................................................................... 20 1.7. ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU CSTR .................................................... 21 1.8. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1.......................................................................... 22 CHƢƠNG 2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ PHẢN ỨNG KHUẤY TRỘN LIÊN TỤC THỦY PHÂN ANHYDRIDE ACETIC .......................................................................................................... 23 2.1. PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ANHYDRIDE ACETIC TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC ............................................................... 23 2.2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ PHẢN ỨNG THỦY PHÂN ANHYDRIDE ACETIC...................................................................... 26 2.2.1. Lựa chọn kích thƣớc hình học ..................................................... 26 2.2.2. Tính toán thông số vận hành ........................................................ 27 2.3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG KIỂM TRA THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ................................................................................................ 30 2.3.1. Mô hình mô phỏng thiết bị phản ứng trong giai đoạn khởi động 31 2.3.2. Mô hình mô phỏng thiết bị phản ứng trong giai đoạn phản ứng . 33 2.4. MÔ PHỎNG ...