1-1- سیستم PH
فرآیند PH به طور گسترده ای در صنعت وجود دارد و کنترل PH در بسیاری از زمینه های مختلف مهندسی شیمی و مهندسی بیوتکنولوژی نقش کلیدی دارد که درجه سختی کنترل PH در فرآیندهای مختلف متفاوت است. برای مثال فرآیند خنثی سازی آب تمیز نسبتا خطی است و یک کنترل کننده PI کلاسیک می تواند عملکرد قابل قبولی داشته باشد، در حالی که تصفیه پسآب صنعتی یکی از فرآیندهای کنترلی سخت است. به همین علت بخش بزرگی از روش های کنترل PH بر فرایند تصفیه پسآب آزموده شده اند. که به طور مفصل در فصل دوم به مشخصات این سیستم پرداخته ایم.
2-1- کنترل مقاوم به روش QFT
QFT یک روش طراحی و یکی از روش های کنترل مقاوم است که مبتنی بر تئوری فیدبک بوده و برای دستیابی به خصوصیات مطلوب سیستم با وجود نامعینی و اغتشاش در فرآیند تأکید دارد. در عمل پارامترهای سیستم و در نتیجه ضرائب تابع تبدیل ثابت نبوده و در بازه ای نامعین قرار دارند. در پروسه خطی سازی معادلات سیستم، بخشی از مشخصات سیستم نادیده گرفته می شوند و چون در اکثر این روش ها خطی سازی حول نقطه کاری انجام می پذیرد، همیشه این مسئله وجود دارد که تا چه اندازه انحراف از نقطه کار خطی سازی شده معتبر است. بنابراین جبران ساز طراحی شده براساس این روش ها به دلیل عدم وجود مقاومت در عمل پاسخگوی سیستم نبوده و اکثر این طراحی ها به صورت تئوری انجام می گیرد.
دینامیک سیستم های واقعی معمولا دستخوش تغییرات بوده و یا مدل آنها حاوی ابهام می باشد. هدف کنترل مقاوم کنترل چنین فرایندهایی است که نمی توان دینامیک حاکم بر آنها را به وسیله یک مدل مشخص و دقیق بیان نمود. ایده کنترل فرایندهای نامعین توسط یک ساختار کنترلی ثابت در روش های مختلف کنترل مقاوم، توسط ساختار کنترلی متغیر در کنترل تطبیقی مطرح می باشد.
کنترل های تطبیقی، هوشمند، و مقاوم یک زمینه اشتراک کلی دارند و آن فرض وجود نامعینی در سیستم است. هر سه نوع کنترلرها مدعی ارائه کنترلی خوب و مناسب هستند و هرکدان نقاط ضعف و قوتی نسبت به همدیگر دارند. در کنترل مقاوم تغییرات سیستم را به
صورت نامعینی جمع کرده و به سیستم مربوطه یک سیستم نامعین می گوییم. اولین تفاوت کنترل مقاوم با دیگر استراتژی های کنترلی یعنی تطبیقی و هوشمند، این است که در کنترل مقاوم کران های نامعینی باید معلوم باشند. البته در بسیاری از موارد، در عمل این کران ها مشخص هستند ولی ممکن است کران نامعینی وسیع باشد، که برای کنترل مقاوم مشکل ساز خواهد بود. کنترل مقاوم در صورت وجود جواب مدعی ارائه یک جبرانساز منحصر بفرد با ساختار ثابت و خطی می باشد.
در صورتی که کنترل کننده های تطبیقی و هوشمند، کنترلرهای با ساختار متغیر، غیرخطی و اکثرا با محاسبات زمان طولانی می باشند. در نتیجه کنترلر مقاوم بسیار ساده تر و ارزانتر از دو روش دیگر است. حسن دیگر کنترلر مقاوم این است که بر مبنای ریاضیات قوی بوده که این امر در کنترلر تطبیقی و هوشمند کمتر مشاهده می شود. مزیت دیگر کنترل مقاوم نزدیکی آن به کنترل کلاسیک است که در نتیجه می توان از ایده های کنترل کلاسیک در آن سود جست. تئوری فیدبک کمی به عنوان یکی از روش های قدرتمند کنترل مقاوم در طی سه دهه، برای کنترل سیستم های خطی و غیرخطی، تغییرپذیر و تغییرناپذیر با زمان، زمان پیوسته یا زمان گسسته، که هریک حاوی عدم قطعیت کراندار باشند، توسعه یافته است. همچنان که قبلا ذکر شد اساس QFT بر آن است که فیدبک جهت مهار نامعینی پارامترهای فرآیند و اغتشاش به کار گرفته شود.
البته مطابق تئوری فیدبک، چنانچه تغییرات ناشی از عدم قطعیت فرآیند از محدوده عملکرد مجاز فراتر نرود، نیازی به فیدبک نبوده و کنترل پیشخور کافی است. به طور کلی هدف کنترل قرار دادن معیارهای کارائی سیستم در تلرانس های معین می باشد. با انتخاب فیدبک می توان عدم قطعیت سیستم را به میزان مورد نیاز تلرانس های کارائی فشرده نمود. اولین طراحی کمی براساس ایده های فوق با تحلیل یک فرآیند نامعین LTI/SISO توسط پرفسور هورویتز در سال 1959 انجام گرفت، و پس از آن تاکنون تعمیم و گسترش یافته است. تکنیک QFT در سیستم های LTI/SISO تک حلقه، پایه سازنده ای برای بقیه تکنیک های آن است و طبق ادعای پروفسور هورویتز، اگر QFT نتواند یک مسأله نامعینی را حل کند هیچ روش دیگری قادر به ارائه یک پاسخ LTI تک حلقه (فیدبک خروجی) نخواهد بود.
در فصل دوم این نوشته به تشریح فرآیند PH و ساختار شیمیایی آن پرداخته و با یک روش شناسایی به شناسایی سیستم در حوزه فرکانس پرداخته ایم.
در فصل سوم به تشریح کامل روش QFT پرداخته ایم و امکانات لازم برای اعمال این روش را بررسی کردیم.
در فصل چهارم روش QFT به سیستم PH اعمال گردید و طراحی های لازم جهت کنترل سیستم اعمال گردید.
