An artificial neural network estimator design for the inferential model predictive control of an industrial multi-component distillation column

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2003

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ALMİLA BAHAR

Danışman: CANAN ÖZGEN

Özet:

Endüstriyel çok bileşeni! bir damıtma kolonunun model öngörümlü denetimi için, tahmin edici olarak Yapay Sinir Ağı (YSA) kullanan bir algısal denetim metodolojisi geliştirilmiştir. Kolonda, propan, n-butan, i-butan ve i-pentan'dan oluşan bir gaz karışımından propan %96 saflıkta, bütan ise %63 saflıkta ayrıştırılır. Ürün derişimlerinin verimli denetimi için, çok değişkenli bir model öngörümlü denetleç kullanılmalıdır. Geri-beslemeli denetim sistemleri için, denetlenen değişkenlerin bilgisi gerekir. Damıtma kolonlarında ise, tepe ve alt ürün derişimlerinin sürekli ölçülebilmesi zor olduğundan, ürün derişimlerini tahmin etmek için, sıcaklık ölçümleri kullanılmalıdır. Kolonun algısal denetimi için gerekli sıcaklık ölçüm noktaları, SVD analizi yardımı ile ve ayrıca dinamik bir benzetim programı olan "modified-DAL" ile kolonun dinamiği göz önüne alınarak seçilmiştir. Sıcaklık ölçümlerinden ürün derişimlerini bulmak için, sistemin dinamiğini de içeren bir hareketli pencereli yapay sinir ağı tahmin edicisi tasarlanmıştır. Bu çalışmada, YSA için gerekli bilgi, gerçek system yerine benzetim programı kullanılarak toplanmıştır. Ayrıca, normal bir fabrika işletmesinde; derişimler, belli zaman aralıklarında analiz için örnek alınarak ölçülebilmektedir. Bu nedenle, tahmin ediciden alınan sonuçlar, 30 dakika aralıklarla benzetimden alınan derişim değerleriyle düzeltilmiştir. Damıtma kolonunun tepe ve alt ürün derişim denetimi, geliştirilen YSA tahmin edicisiyle birlikte, bir çok girdili çok çıktılı model öngörümlü denetleç ile sağlanmıştır. Geliştirilen YSA tahmin edicisi kullanan denetim sisteminin performansı, kısıtlı ve kısıtsız durumlar için, ayar noktası değişimine ve bozan etkene karşı incelenmiştir. YSA kullanan denetleç ile doğrudan derişim değerlerini kullanan denetlecin tepkileri karşılaştırıldığında, ikisi arasında çok değişiklik olmadığı; IAE değerlerinin ve tepki eğrilerinin şekillerinin birbirine benzer olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Damıtma Kolonu, Algısal Denetim, SVD, Yapay Sinir Ağı, Model Öngörümlü Denetleç.