Аналіз існуючих систем керування технологічним режимом процесу нафтопереробки

Автор(и)

  • Сергій Олегович Кубах Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Віталій Степанович Цапар Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2024.312421

Ключові слова:

система керування, нафтопереробка, адаптивні контролери, продуктивність, ефективність, звичайні регулятори, параметричні зміни, класифікація контролерів

Анотація

Система керування є критично важливим компонентом у кожній сфері сучасного життя, особливо в процесах нафтопереробки. Вона забезпечує безперервний контроль і оптимізацію технологічних операцій, таких як очищення, дистиляція та підігрів нафти. Покращена продуктивність таких систем призводить до підвищення загальної ефективності, що в довгостроковій перспективі означає значну економію ресурсів, енергії та підвищення якості нафтопродуктів.

Численні системи керування були розроблені спеціально для цієї мети протягом останніх кількох десятиліть у відповідь на постійну потребу в покращенні продуктивності. Маючи це на увазі, ця стаття спрямована на класифікацію та аналіз контролерів різних типів. Перехід від звичайних до більш інтелектуальних адаптивних контролерів виділено разом із відповідними принципами. Звичайні регулятори — це ті, що розроблені для лінійних систем без урахування можливості виникнення параметричних змін. Адаптивні контролери мають здатність автоматично навчатися та адаптуватися до стану заводу та проводити точний поведінки системи.

Біографії авторів

Сергій Олегович Кубах, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аспірант кафедри технічних та програмних засобів автоматизації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Віталій Степанович Цапар, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, завідувач кафедри технічних та програмних засобів автоматизації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Посилання

Y. Song, K. Zhao, H. Ye. Control of Nonlinear Systems: Stability and Performance. New York: CRC Press, 2024. P. 306

F.Golnaraghi, B. Kuo. Automatic control systems. McGraw-Hill Education. McGraw-Hill Education, 2017. P.186

W. Guojun, C. Songqiao. An overview of the development of automatic control theory. Microcomputers and Applications, 2000. P.4-7

T. Hägglund, Process Control in Practice. Sweden: CPI books GmbH, 2023. P.207

F.Golnaraghi, B. Kuo. Advanced Chemical Process Control: Putting Theory into Practice. Germany:Wiley-VCH, 2023. P.368

Venkatesh M., Patra S., Ray G. Design of a set of stabilizing P and PI controllers for LTI TITO system with multiple time-delays. International Conference on Advances in Control and Optimization of Dynamical Systems. 2022. Vol. 55, P.405-410. URL: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.04.067

Kossove E., Prabhu V. , Abu-Ayyad M. PI Controller Research and Design. Conference: Multi-Campus Research Experience for Undergraduate. 2018. P.1-13. URL: https://www.researchgate.net/publication/339292312

Kong L., Yang Q., Chen R., Zhang Z.,Li Y., Shi Y. Improved Proportional Integral (PI) controller for water level control in open channel systems: A case study of the Middle Route Project for South-to-North Water Transfer. Journal of Hydrology: Regional Studies. 2024. Vol. 51. URL: https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2023.101646

Sanchis R. A new method for experimental tuning of PI controllers based on the step response. ISA Transactions. 2022. Vol. 128. P.329-342. URL: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2021.09.008

Arauz Е., Maestre J., Tian X., Guan G. Design of PI Controllers for Irrigation Canals based on Linear Matrix Inequalities. Water. 2020. Vol. 12. P.855. URL: https://doi.org/10.3390/w12030855

Ziegler J., Nichols N. Optimum Settings for Automatic Controller Transaction of ASME. Vol. 64, P. 759-68. URL: https://doi.org/10.1115/1.4019264

Martasia S., Setiyono B. Design of Auto-tuning Relay Feedback controller for Shell Heavy Oil Fractionator. MATEC Web of Conferences. 2018. URL: https://doi.org/10.1051/matecconf/201821802007

Abbas A., Mustafa M. A review of adaptive tuning of PID-controller: Optimization techniques and applications. Int. J. Nonlinear Anal. 2024. Vol. 2, P.29–37. URL: http://dx.doi.org/10.22075/ijnaa.2023.21415.4024

Cohen G., Coon G. Theoretical considerations of retarded control Transactions of ASME. 1953. Vol. 75, pp. 827-34

Isdaryani F., Feriyonika F, Ferdiansyah R. Comparison of Ziegler-Nichols and Cohen Coon tuning method for magnetic levitation control system. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1450, P.1–11. URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1450/1/012033

O. Castillo, P. Melin. Soft Computing for Control of Non-Linear Dynamical Systems . New York: Physica-Verl., 2001. P.102

L. Zadeh. The concept of a linguistic variable and its application to approximate reasoning—I . Information Sciences. 1975. Vol. 8, P.199–249. URL: https://doi.org/10.1016/0020-0255(75)90036-5

Aguiar R., Franco I., Leonardi F. Comparative Analysis of Type-1 and Type-2 Fuzzy Controllers: Exploiting Synergies for Improved Control System Performance. The Journal of Engineering and Exact Sciences. 2023. Vol. 9. URL: http://doi.org/ 10.18540/jcecvl9iss4pp15936-01e

Zhao T., Ping L. Study of Interval Type-2 Fuzzy Controller for the Twin-tank Water Level System. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2012. Vol. 20. P.1102-1106 URL: https://doi.org/10.1016/S1004-9541(12)60593-X

Araujo J., Rodriguez1 J. Type-2 fuzzy controller’s performance index. Case study: tank level control. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1704. URL: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1704/1/012016

Rupam R., Prasenjit G. Design of a new nonlinear predictive PI controller for cascaded control system applications. Indian Control Conference. 2022. URL: https://doi.org/10.1109/ICC56513.2022.10093503

Arumugam R., Paramasivam R. Hybrid fuzzy controller for speed control of switched reluctance motor drives. Energy Conversion and Management. 2005. URL: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2004.08.007

Suresh R., Vamshidhar R., Rajababu D. Speed control of scim drive using fuzzy pi controller. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. URL: https://doi:10.1088/1757-899X/981/4/042041

Modabbernia M., Alizadeh B., Sahab A. Designing the Robust Fuzzy PI and Fuzzy Type-2 PI Controllers by Metaheuristic Optimizing Algorithms for AVR System. IETE Journal of Research. 2020. URL: https://doi.org/10.1080/03772063.2020.1769510

Quynh N. The Fuzzy PI Controller for PMSM’s Speed to Track the Standard Model. IETE Mathematical Problems in Engineering. 2020. URL: https://doi/10.1155/2020/1698213

M. Shamsuzzoha, L. Raja. PID Control for Linear and Nonlinear Industrial Processes. London: CRC Press, 2023. P. 122

Md. Mizanur R.,Md. Saiful I. DESIGN OF A FUZZY BASED PID ALGORITHM FOR TEMPERATURE CONTROL OF AN INCUBATOR. Journal of Physics: Conference Series. 2021. URL: https://doi:10.1088/1742-6596/1969/1/012055

Montoya-Ríos A.,García-Mañas F., Guzmán J. Simple Tuning Rules for Feedforward Compensators Applied to Greenhouse Daytime Temperature Control Using Natural Ventilation. Journal of Agronomy. 2020. Vol. 10. URL: https://doi.org/10.3390/agronomy10091327

Chaudhuri T.,Soh Y., Li H. A feedforward neural network based indoor-climate control framework for thermal comfort and energy saving in buildings. Journal of Energy. 2019. Vol.248. URL: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.04.065

Khairudin M., Ibrahim B. TEMPERATURE CONTROL BASED ON FUZZY LOGIC USING ATMEGA 2560 MICROCONTROLLER. Journal of Physics: Conference Series. 2021. URL: https://doi:10.1088/1742-6596/1737/1/012044

Akbariza M.,Handoko D. Temperature and water level control in a multiinput, multi-output process using neuro-fuzzy controller. Journal of Physics: Conference Series . 2022. URL: https://10.1088/1742-6596/1816/1/012022

Yadav A.,Goel A. Comparative Analysis of HVAC using PID, Fuzzy and ANFIS Technique. International Journal of Research in Advent Technology. Vol.6. 2018

Altarazi F.,Kumar K., Gupta G., Gulzar M. Analysis and Implementation of Thermal Heat Exchanger Tube Performance with Helically Pierced Twisted Tape Inserts UsingANFIS Model. Mathematical Problems in Engineering . 2021. Vol. 2021 URL: https://doi.org/10.1155/2021/1734909

García C.,Velasco M., Angulo C. Revisiting Classical Controller Design and Tuning with Genetic Programming. Journal of Sensors . 2023. Vol. 23 URL: https://doi.org/10.3390/s23249731

Somasundar C.,Balaji K. A Genetic Algorithm (GA)-PID Controller for Temperature Control in Shell and Tube Heat Exchanger. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 23 URL: https://doi.org/10.1088/1757-899X/925/1/012020

Zeng W., Zhu W. An IMC-PID controller with Particle Swarm Optimization algorithm for MSBR core power control. Nuclear Engineering and Design. 2020. Vol. 360 URL: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2020.110513

Romasevych V.,Loveikin K.Optimal Constrained Tuning of PI-Controllers via a New PSO-Based Technique. International Journal of Swarm Intelligence Research. 2020. URL: https://doi.org/10.4018/IJSIR.2020100104

Zhaoa J., Xi M.Optimal Constrained Self-Tuning of PID Parameters Based on Adaptive Genetic Algorithm. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. URL: https://doi:10.1088/1757-899X/782/4/042028

Dhanasekaran B., Kaliannan J. Load Frequency Control Assessment of a PSO-PID Controller for a Standalone Multi-Source Power System. Journal of Technologies. 2023. URL: https://doi.org/10.3390/technologies11010022

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-29

Як цитувати

Кубах, С. О., & Цапар, В. С. (2024). Аналіз існуючих систем керування технологічним режимом процесу нафтопереробки. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (3), 57–73. https://doi.org/10.20535/2617-9741.3.2024.312421

Номер

№ 3 (2024)

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Сергій Олегович Кубах, Віталій Степанович Цапар

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).