طراحی کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل جهت کنترل دمای فرایند حرارتی تولید شیشه مذاب در یک کوره صنعتی و مقایسه عملکرد آن با کنترل کننده PID

در این مقاله ایده استفاده از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل (MPC) جهت کنترل دمای فرایند حرارتی تولید شیشه مذاب برای یک کوره صنعتی موسوم به Batch Furnace مطرح شده است. در این قبیل فرایندها، معمولا از کنترل کننده تناسبی -انتگرال گیر-مشتق گیر (PID) استفاده می شود. با این وجود از آنجا که ورودی مرجع (Reference Input) به صورت تابع پله در زمان های از پیش تعریف شده تغییر می کند، معمولا در نقاط تغییر ، خروجی سیستم کنترل حلقه بسته در حالت گذرا با فراجهش و فروجهش (Overshoot & Undershoot) مواجه می گردد. این امر باعث تحریک بش تز اندازه عملگرها (Actuators) و باز و بسته شدن بیش از اندازه کنترل ولوهای سوخت و هوا می شود و در نتیجه افزایش مصرف سوخت ، هدررفت انرژی و متعاقباً کاهش کیفیت شیشه تولید شده را به دنبال خواهد داشت. در این مقاله با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی تحقیق شده است که چنانچه کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل، جایگزین کنترل کننده سنتی PID گردد، نوسانات دمای کوره در حالت گذرا از بین رفته و از تحریک بیش از اندازه کنترل ولوها و در نتیجه هدررفت انرژی جلوگیری به عمل می آید و متعاقباً کیفیت شیشه تولید شده بهبود می یابد. همچنین از انجا که فراجهشی وجود ندارد ایجاد بالانس نیرو بر روی ساقه کنترل ولوها میسر می شود و در نتیجه سیستم کنترل سوخت دقیق تر و نرم تر عمل می کند که بر روی افزایش طول عمر کنترل ولوها تاثیر مستقیم خواهد داشت.

Keywords:

کوره ذوب شیشه , کنترل کننده PID , کنترل کننده پیش بین , کنترل ولو