کنترل غلظت سوبسترا در یک واکنشگاه زیستی تولید هیدروژن به روش خطیسازی پسخور | ||
| پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر | ||
| Article 7, Volume 5, Issue 4 - Serial Number 18, 1400, Pages 91-103 PDF (855.49 K) | ||
| Document Type: پژوهشی اصیل | ||
| Authors | ||
| سعید فلاح رمضانی1; محمد فخرالاسلام* 2 | ||
| 1دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی شریف | ||
| 2دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس | ||
| Abstract | ||
| موضوع: هیدروژن زیستی یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که استفاده از آن به عنوان سوخت، مزایای اقتصادی و محیطزیستی زیادی دارد. کنترل غلظت سوبسترا در واکنشگاه، تاثیر چشمگیری بر میزان تولید هیدروژن دارد. فرایند تولید هیدروژن زیستی یک فرایند پیچیده و غیرخطی است که کنترل آن مستلزم به کارگیری روشهای کنترل غیرخطی است. در این مقاله، به کنترل غلظت سوبسترا در یک واکنشگاه بیهوازی تولید هیدروژن با استفاده از روش خطیسازی پسخور پرداخته شده است. روش تحقیق: مدل مورد استفاده برای شبیهسازی، یک مدل شناخته شده متشکل از سه متغیر حالت است. کنترلکننده پیشنهادی، یک کنترلکننده خطیسازیشده کلی (GLC) است که بر اساس روش خطیسازی پسخور (Feedback linearization) طراحی میشود. در این روش، سیستم غیرخطی از طریق انتقال دستگاه مختصات، به طور دقیق خطیسازی میشود. بنابراین، میتوان سیستم خطیسازی شده را با استفاده از یک کنترلکننده خطی کنترل کرد. به منظور خطیسازی سیستم، با استفاده از مدل ارایهشده برای این فرایند و با به کارگیری مفاهیم هندسه دیفرانسیلی یک جبرانکننده غیرخطی طراحی شده است. در صورت به کارگیری جبرانکننده غیرخطی، میتوان از کنترلکننده تناسبی-انتگرالی (PI) به عنوان کنترلکننده خطی استفاده کرد. عملکرد کنترلکننده GLC+PI در کنترل فرایند مذکور، در مقایسه با یک کنترلکننده غیرخطی (NC) و یک کنترلکننده PI، مورد سنجش قرار گرفته است. عملکرد کنترلکنندههای مذکور با شبیهسازی عددی و بر اساس شاخص انتگرال زمان در مربع خطا (ITSE) مطالعه شده است. نتایج اصلی: نتایج شبیهسازی حاکی از این هستند که کنترل غلظت سوبسترا در این فرایند، به طور کلی، باعث افزایش مقدار تولید هیدروژن میشود. روش پیشنهادی در این مقاله (GLC+PI) برای کنترل غلظت سوبسترا در واکنشگاه زیستی تولید هیدروژن، در مقایسه با کنترلکنندههای NC و PI، عملکرد بهتری در تعقیب مقدار مقرر دارد. در صورت تغییر 25 درصدی پارامترهای سینتیکی، عملکرد NC مختل میشود، اما روش های PI و GLC+PI در برابر این مقدار عدم قطعیت مقاوم هستند. عملکرد مناسب کنترلکننده میتواند تولید پایدار هیدروژن را تضمین کند. مقایسه نتایج شبیهسازی در حالت حلقهباز و حلقهبسته نشان میدهد که کنترل غلظت سوبسترا باعث افزایش 90 درصدی تولید هیدروژن میشود. | ||
| Keywords | ||
| هیدروژن زیستی; واکنشگاه زیستی; کنترل فرایند; خطیسازی کلی; کنترل خطیسازیشده کلی | ||
| References | ||
|
| ||
|
Statistics Article View: 160 PDF Download: 93 |
||
| Number of Journals | 45 |
| Number of Issues | 2,174 |
| Number of Articles | 24,684 |
| Article View | 25,078,020 |
| PDF Download | 17,777,432 |